這只是地球大氣層隨高度而變化的一個(gè)例子。從海平面附近的對(duì)流層，到最外部的散逸層，地球大氣層的各個(gè)層次都有不同的基本組成。根據(jù)美國(guó)國(guó)家氣象局的介紹，每一層大氣的開(kāi)始和結(jié)束都由4個(gè)關(guān)鍵特征決定，即溫度變化、化學(xué)成分、密度和內(nèi)部氣體的運(yùn)動(dòng)。

那么，考慮到這4個(gè)特征，地球的大氣層到底在哪里結(jié)束？外太空又在何處開(kāi)始？地球大氣層的每一層都發(fā)揮著各自的作用，包括阻止致癌的宇宙輻射，以及提供形成液態(tài)水所需的壓力，從而確保了這顆藍(lán)色星球能夠容納各種各樣的生命形式。

距離地球表面越遠(yuǎn)，大氣的密度就越小，其成分也發(fā)生了變化，較輕的原子和分子開(kāi)始占主導(dǎo)地位，而較重的分子仍然停留在地球表面附近。當(dāng)你在大氣中上升時(shí)，你上方大氣的壓力或重量會(huì)迅速減弱。盡管商用飛機(jī)有增壓艙，但高度的快速變化仍會(huì)影響連接耳朵、鼻子和喉嚨的細(xì)長(zhǎng)咽鼓管。這就是我們的耳朵在飛機(jī)起飛時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)耳鳴的原因。

最終，空氣會(huì)變得過(guò)于稀薄，使得傳統(tǒng)飛機(jī)無(wú)法產(chǎn)生足夠的升力，進(jìn)而無(wú)法飛行。此處便是科學(xué)家劃定的區(qū)域，標(biāo)志著大氣層的終結(jié)，外太空的開(kāi)始。這條界線(xiàn)被稱(chēng)為卡門(mén)線(xiàn)（Kármán line），以匈牙利裔美國(guó)工程師和物理學(xué)家西奧多·馮·卡門(mén)命名?？ㄩT(mén)在1957年成為第一個(gè)試圖定義地球和外太空邊界的人。

地球大氣層的垂直結(jié)構(gòu)示意圖，可大致分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和散逸層

卡門(mén)線(xiàn)標(biāo)志著地球和太空的邊界，不僅表明了航空飛行的高度極限，而且對(duì)于航天器和衛(wèi)星成功圍繞地球運(yùn)行也至關(guān)重要?？ㄩT(mén)線(xiàn)是一個(gè)大致的區(qū)域，表示衛(wèi)星在該高度以上將能夠繞地球運(yùn)行至少一次，不會(huì)燃燒或脫離軌道。

這條界線(xiàn)通常被定義為距地球表面約100公里，作為大氣層與太空的界線(xiàn)（不過(guò)，這一定義并不被所有組織接受，例如美國(guó)空軍和美國(guó)國(guó)家航空航天局就將大氣層與太空的界線(xiàn)定義為80公里，目前國(guó)際法上也沒(méi)有任何有關(guān)該界線(xiàn)的規(guī)定）。一個(gè)物體在卡門(mén)線(xiàn)以下的高度繞地球運(yùn)行是可能的，但它需要極高的軌道速度，由于摩擦力的存在，這種速度將很難保持。許多人對(duì)卡門(mén)線(xiàn)可能有這樣的感覺(jué)，認(rèn)為這是空中旅行和太空旅行之間的一個(gè)假想的，但又實(shí)際存在的門(mén)檻。

對(duì)于衛(wèi)星，其大小和形狀等多種因素將決定其會(huì)遇到多少空氣阻力，從而決定其成功繞地球軌道運(yùn)行的能力。由于地球最外層大氣的阻力，近地軌道衛(wèi)星會(huì)逐漸減慢速度，并通常在運(yùn)行幾年后脫離軌道。據(jù)歐洲空間局介紹，近地軌道衛(wèi)星的海拔高度通常在1000公里以下，但有時(shí)會(huì)低至160公里。

然而，這并不意味著地球大氣層在1000公里以外就無(wú)法被探測(cè)到。在人造衛(wèi)星運(yùn)行的區(qū)域，大氣并沒(méi)有消失。需要再經(jīng)過(guò)成千上萬(wàn)公里的距離，地球大氣層的證據(jù)才會(huì)消失不見(jiàn)。地球大氣層的最外層原子，即構(gòu)成地冕（散逸層的發(fā)光部分）的氫原子，甚至可以延伸到月球軌道以外（換言之，如果我們把散逸層作為大氣層的一部分而非外層空間的一部分，那大氣層就可以延伸到海拔高度約10000公里的天空）。

那么，如果我們能夠經(jīng)過(guò)卡門(mén)線(xiàn)，會(huì)觀察到什么嗎？我們會(huì)意識(shí)到自己正在跨越地球和太空的邊界嗎？答案是否定的，我們不會(huì)觀察到什么特別的變化。總體而言，對(duì)大氣的分層基本上是基于大氣自身的物理性質(zhì)，但卡門(mén)線(xiàn)在本質(zhì)上并不是物理上的界線(xiàn)，而是一條相對(duì)突兀的、基于航空航天領(lǐng)域的一些因素而定義的界線(xiàn)；因此，人們不會(huì)注意到越過(guò)這條界線(xiàn)的過(guò)程，它也沒(méi)有任何厚度。不過(guò)，由于大氣層的氣體對(duì)藍(lán)色可見(jiàn)光的散射比其他顏色的可見(jiàn)光更強(qiáng)，因此大氣層的邊緣會(huì)出現(xiàn)一圈藍(lán)色的光暈；隨著海拔升高，大氣越來(lái)越稀薄，藍(lán)色光暈也會(huì)逐漸消失，僅留下作為背景的黑色太空。

隨著飛機(jī)的飛行高度上升，空氣越發(fā)稀薄，其提供的升力會(huì)越來(lái)越少。為保證能夠繼續(xù)在空中飛行，飛機(jī)就需要越來(lái)越高的速度。按此趨勢(shì)，保證飛機(jī)能夠飛行在空中所需的速度將在某一高度達(dá)到該高度的軌道速度。在這個(gè)高度以上，空氣動(dòng)力學(xué)就失效了，太空開(kāi)始發(fā)揮作用。事實(shí)上，對(duì)卡門(mén)線(xiàn)高度的計(jì)算結(jié)果并非恰好是100公里，但卡門(mén)仍建議將海拔100公里作為外太空與地球大氣層的界線(xiàn)。另一方面，大氣層也在時(shí)刻變化，各種參數(shù)也因時(shí)因地而異，計(jì)算結(jié)果并非恒定不變。因此，盡管數(shù)值是100公里，但卡門(mén)線(xiàn)并不是一個(gè)絕對(duì)精確的嚴(yán)格定義。在被國(guó)際航空聯(lián)合會(huì)采用之后，卡門(mén)線(xiàn)才成為在各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域被廣泛接受的界線(xiàn)。

如果有人能夠到達(dá)卡門(mén)線(xiàn)，即使是很短的一段時(shí)間，是否可能存活下來(lái)？如果你身處卡門(mén)線(xiàn)附近，但沒(méi)有定制的宇航服或登山用的氧氣罐，又該怎么辦？我們能在這么高的海拔上呼吸嗎？鳥(niǎo)類(lèi)能達(dá)到這樣的高度嗎？

科學(xué)家表示，鳥(niǎo)類(lèi)一直飛到卡門(mén)線(xiàn)在原理上是可能的，但在現(xiàn)實(shí)中，動(dòng)物無(wú)法在超過(guò)“阿姆斯特朗極限”的高度生存。阿姆斯特朗極限位于距離地面約20公里的高度，那里的壓力非常低，會(huì)導(dǎo)致肺部的液體沸騰。