Línea de Kármán: ¿Dónde se acaba la atmósfera y empieza el espacio?
Se define la línea de Kármán como el límite entre
atmósfera y espacio exterior, a efectos de aviación y astronáutica. Esta
definición es aceptada por la Federación Aeronáutica Internacional, que es una
organización dedicada al establecimiento de estándares internacionales y
reconocedora de los récords en aeronáutica y astronáutica.
Su altura fue estimada en 100 km sobre el nivel del
mar. También se obtiene calculando la altura a la que la densidad de la
atmósfera se vuelve tan baja que la velocidad de una aeronave para conseguir
sustentación aerodinámica mediante alas y hélices debería ser equiparable a la
velocidad orbital para esa misma altura, por lo que alcanzada esa altura por
esos medios las alas ya no serían válidas para mantener la nave.
La atmósfera no termina abruptamente a una altura
determinada, sino que se hace cada vez más tenue con la altitud. También,
dependiendo de cómo las diferentes capas que conforman el espacio alrededor de la
Tierra se definan (y dependiendo de si estas capas son consideradas como parte
de la atmósfera real), la definición del borde del espacio varía
considerablemente. Si hubiera que considerar la termosfera y exosfera parte de
la atmósfera y no del espacio, tendríamos que ampliar el concepto de atmósfera
hasta unos 10 000 km sobre el nivel del mar. Así, la línea de Kármán es una
definición arbitraria sobre la base de las siguientes consideraciones:
Un avión solo se sustenta si está constantemente
desplazándose en el aire (la velocidad de desplazamiento en el aire no depende
de la velocidad con respecto a Tierra), de modo que las alas generan
sustentación. Cuanto más tenue sea el aire, más rápido tiene que ir el avión
para generar sustentación suficiente para no caer; el coeficiente de
sustentación de un ala para un determinado ángulo de ataque es conocido (o es
estimado por diversos métodos). Un objeto solo permanece en órbita si el
componente centrífugo de su aceleración es suficiente para compensar el tirón "hacia
abajo" de la gravedad. Si la velocidad de desplazamiento horizontal
disminuye, su componente centrífugo también lo hace, y la gravedad va a hacer
que su altitud disminuya.
La velocidad requerida para ese equilibrio se llama
velocidad orbital, y varía con la altura de la órbita. Para la Estación
Espacial Internacional o un transbordador espacial en la órbita baja terrestre,
la velocidad orbital es de alrededor de 27 000 kilómetros por hora (17 000
millas por hora). Para un avión que está tratando de volar más alto y más alto,
el aire se va haciendo menos denso, y eso obliga al avión a aumentar la
velocidad para crear sustentación suficiente. La línea de Kármán es un concepto
primordialmente relativo a la altitud, y en consecuencia a la necesidad de desplazamiento
a una cierta velocidad con el fin de obtener sustentación aerodinámica o, en
todo caso, compensación del tirón gravitatorio. En la práctica, estas
consideraciones varían al aumentar el radio de la órbita, porque a mayor radio
menor tirón gravitatorio, y menor aceleración centrífuga para una misma
velocidad lineal. Sin embargo, la definición de la línea de Kármán descuida
este efecto debido a la velocidad orbital, de modo que sería suficiente para
mantener cualquier altitud, independientemente de la densidad atmosférica. Por
tanto, la línea de Kármán es la menor altitud en la que la velocidad orbital
por sí sola puede proporcionar la suficiente compensación de la atracción
gravitatoria, o, recíprocamente, la mayor altitud a la que el desplazamiento de
un objeto hace que este obtenga sustentación de la atmósfera si supera cierta
velocidad.
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