نگاهی به فضا از همه دیدها

در ستاره‌شناسی

فضا قسمت‌های نسبتاً تهی کیهان است که بیرون از جوّ سیارات قرار دارد. فضا را گاهی برای تمایز از فضای جوّ و مکان‌های زمینیِ، «فضای بیرونی» می‌نامند.

از آنجا که جوّ زمین ناگهان تمام نمی‌شود، بلکه کم‌کم با افزایش ارتفاع رقیق می‌شود، مرز مشخصی میان فضا و جوّ وجود ندارد. در ایالات متحده آمریکا، به افرادی که بالاتر از بلندای ۵۰ مایلی (۸۰ کیلومتری) سفر کنند، فضانورد گفته می‌شود. ارتفاع ۴۰۰٬۰۰۰ پایی (۱۲۰ کیلومتری) مرزی است که آثار جوّی در ورود دوباره مشهود می‌شوند. غالباً از ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری به عنوان مرز میان جوّ و فضا یاد می‌شود.

در ریاضیات

در ریاضیات، فضا مجموعه‌ای است که معمولاً ساختار اضافی‌ای هم دارد.

برای نمونه، نگاه کنید به فضای اقلیدسی، فضای برداری، فضای برداری هنجارین، فضای باناخ، فضای ضرب داخلی، فضای هیلبرت، فضای توپولوژیک، فضای یکنواخت، و فضای متریک.

در روانشناسی

اصطلاح فضای درون گاهی برای توصیف محتویات ذهن انسان به کار برده شده‌است.

در معماری

با اینکه بسیاری از معماران، فضا را ذات و ماهیت معماری می‌دانند و با وجود مطالب زیادی که در باب اهمیت فضا در معماری عنوان شده و می‌شود، در فرهنگ‌ها و دانشنامه‌ها تعریفی از مفهوم فضا در معماری به چشم نمی‌خورد. فقدان واژه فضا در کتاب‌های مرجع معماری نیز کاملاً قابل توجه و تعجب‌انگیز است.

دلیل این امر شاید این باشد که تلقی و کاربرد معماران از واژه فضا چنان واضح است که نیازی به توضیح واژه‌ای کاملاً مشخص، احساس نمی‌کنند. اما این برهان ساده، آنجا که درمی‌یابیم این واژه در متن تاریخ طولانی معماری نسبتاً جدید می‌باشد و در دهه‌های اخیر مفهومی بحث‌انگیز بوده‌است، اعتبار خود را از دست می‌دهد.

با توجه به کمبود منابع جامع درباره فضای معماری و جدید بودن این مبحث، برای تبیین مفهوم فضا در تئوری معماری، بایستی به دیدگاه‌های معماران و نظریه‌پردازان در مورد مفهوم فضای معماری استناد نماییم. در میان نظریه‌پردازان معماری مدرن، برونو زوی و زیگفرید گیدئون از جمله افرادی هستند که به شکل نسبتاً جامعی مفهوم فضای معماری را مورد کنکاش قرار داده و سعی نموده‌اند اهمیت آن را در معماری بازنمایانند.

برونو زوی معماری را هنر فضا و فضا را ذات معماری معرفی می‌کند، ولی او طبیعت فضای مورد بحث را مشخص نمی‌نماید. برداشت او از فضا صورت واقع‌گرایانه دارد. به اعتقاد او، نماها و دیوارهای یک خانه، کلیسا یا کاخ مهم نیست که چقدر زیبا باشند، آنها تنها ظرف‌اند و به جعبه شکل می‌دهند، نهاد و مظروف فضای داخلی است. ذات معماری برای زوی، سازمان‌دهی معنادار فضا از طریق فرایند محدودسازی است. بنابراین از این دیدگاه، فضا ماده‌ای با گسترش یکسان است که می‌توان از طریق تعیین محدوده‌ها در آن، به شیوه‌های مختلف به آن شکل داد.

برونو زوی با تعمیم مفهوم فضای معماری، فضای جدیدی با عنوان فضای شهری را نیز تعریف می‌نماید. او بر این عقیده‌است که تجربه فضایی معماری در شهر تداوم می‌یابد، در خیابان‌ها، میدان‌ها، کوچه‌ها، پارک‌ها، استادیوم‌های ورزشی، حیاط خانه‌ها و در هر جایی که ساخته دست انسان خلاءها را محدود کرده و فضاهای بسته‌ای بوجود آورده‌است. اگر در داخل بنایی فضا محدود به شش سطح باشد (کف، سقف و چهار دیوار)، بدین مفهوم نیست که خلاء بسته شده در پنج سطح (مانند یک حیاط یا یک میدان) به جای شش سطح، فضا به شمار نمی‌آید. اما آیا می‌توان حرکت در فضای بزرگراه مستقیم‌الخط و یکنواختی را که کیلومترها در دشتی غیرمسکونی پیش رفته‌است، به عنوان یک تجربه فضایی مطرح ساخت؟ مسلم است آنچه در جهت دید به‌وسیله یک سطح چه از طریق دیوارسازی و یا از طریق کاشتن درخت و یا به‌وسیله عناصری که فضاهای معماری را متمایز می‌کنند، محدود شده باشد، فضای شهری محسوب می‌شود. زوی با استناد به توضیحات فوق، چنین نتیجه‌گیری می‌کند که هر بنا هم‌زمان دو فضا را بوجود می‌آورد: فضای داخلی که به‌وسیله اثر معماری معین شده‌است و فضای خارجی یا شهری که به‌وسیله آن اثر معماری و آثار نزدیک به آن ایجاد شده‌است.

مفهومی که برونو زوی از فضای معماری مطرح می‌نماید، هنوز پذیرش عام دارد و مورد استناد بسیاری از نظریه‌پردازان می‌باشد. برای نمونه به گفته وان درلان، فضای معماری با برافراشتن دو دیوار پا به عرصه وجود می‌نهد، دو دیوار فضایی جدید میان خود پدید می‌آورند که از فضای طبیعی پیرامون آنها مجزا می‌شود.

در واژه‌نامه تخصصی معماری واژه فضا در حوزه معماری و هنرهای دیداری این گونه تعریف شده‌است:

فضا: حوزه‌های گسترش یابنده و در عین حال فراگیرنده بوده و جایگاهی یا محیطی را در ابعاد جسمانی یا فیزیکی و روانشناختی تعریف می‌نماید. از کل روابط شکل، رنگ و حرکت شکل گرفته، گاه خالی یا منفی است و گاه فاصله میان عناصر را مشخص می‌نماید، خواه این فاصله در سطح باشد یا در عمق که توسط قواعد پرسپکتیو مجسم می‌شود. فضای دو بعدی فقط طول و عرض داشته، فضای تزئینی نیز به طول و عرض محدود می‌باشد. (سید صدر، ۱۳۸۰: ۴۱۲)

۱

۱. (۲) اجزاء و مثل اتاق‌ها و تالار و حیاط، جای تهی، حجم پر نشده و توخالی، کیفیت و بیان معماری. فضای سه بعدی: شامل عمق، طول و عرض. فضای چهار بعدی، علاوه بر ابعاد سه‌گانه بعد زمان را می‌رساند که به آن، فضای لایتناهی می‌گویند. تصویری است که توهم فضا در آن معادل بی کرانگی در محیط است.

فضای کنترل شدهٔ ساختمان: بخش‌هایی از فضای داخلی ساختمان که مورد کاربرد انسان‌ها قرار می‌گیرد و در طول اوقات سرد سال، گرم شده و طی اوقات گرم سال خنک می‌شود. شرایط دمای این فضاها در ساختمان باید در محدودهٔ آسایش باشد.

فضای کنترل شدهٔ ساختمان: بخش‌هایی از فضای درونی ساختمان که در اوقات گرم یا سرد سال ضروری نیست خنک یا سرد شوند. م. انبارها، پارکینگ‌هایی که از سه طرف با دیوار محصورند، دالان‌ها و مانند آن‌ها.

فضای معماری: فضایی که توسط سطوح، به شکل‌های گوناگون محدود گشته و به عملکردهای تعیین شده پاسخ می‌گوید که موضوع و جوهر اصلی معماری است.

فضای معماری: معماری عبارت است از علم و هنر شکل بخش فضای زیست انسان، به عبارت دیگر: معماری به وجود آورندهٔ فضایی است که انسان را از عوامل طبیعی مصون داشته و فعالیت زندگی فردی و اجتماعی او را در برگرفته و به نیازهای مادی و معنوی انسان پاسخگو خواهد بود.

پس می‌توان گفت: فضایی که توسط سطوح عمودی و افقی به وجود می‌آید، موضوع و جوهر اصلی معماری ست به عبارت دیگر موضوع اصلی و در حقیقت جوهر معماری فضا است. یک ساختمان، فقط مجموعه‌ای از طول، عرض و عمق نیست بلکه مجموعه‌ای است از اندازه‌های مختلف فضاهای خالی که انسان می‌تواند در آن حرکت و زندگی کند. (سید صدر، ۱۳۸۰: ۴۱۲)

در فیزیک

تعریف فضا در فیزیک مورد اختلاف است. مفاهیم گوناگونی که برای تعریف فضا استفاده شده‌اند عبارت‌اند از:

• ساختاری که توسط یک مجموعه از «روابط فضایی» بین چیزها تعریف شده‌است
• خمینه‌ای (منیفلدی) که توسط یک دستگاه مختصاتی تعریف شده باشد که در آن بتوان مکان چیزها را تعیین کرد
• نهادی که اشیاء موجود در جهان را از تماس و برخورد با یکدیگر باز می‌دارد
• وضعیتی در حوزهٔ معنایی وجود که «زمینه»ی اَشکال بروز یافته را فراهم می‌کند و بدین ترتیب حرکت و پویایی فیزیکی را ممکن می‌سازد.

در فیزیک کلاسیک، فضا، یک فضای اقلیدسی سه‌بعدی است که در آن هر موقعیتی را می‌توان با استفاده از سه مختصات توصیف کرد. فیزیک نسبیت از فضازمان به جای فضا استفاده می‌کند، فضازمان بصورت یک خمینه چهاربعدی مدل می‌شود.

از جمله پرسش‌های فلسفی دربارهٔ فضا عبارت‌اند از: آیا فضا مطلق است یا کاملاً نسبیتی است؟ آیا فضا هندسهٔ درست واحدی دارد یا اینکه هندسهٔ فضا فقط قرارداد است؟ از جمله شخصیتهای برجسته تاریخی‌ای که در مباحث موضع مشخصی داشته‌اند، می‌توان از آیزاک نیوتن (فضا مطلق است)، گاتفرید لایبنیتس (فضا نسبی است)، و هانری پوانکاره (هندسهٔ فضایی قراردادی است) نام برد.

تجربهٔ‌های ذهنی مرتبط با این پرسش‌ها، بحث سطل نیوتن و جهان کروی پوانکاره هستند.

نگاه کنید به: مختصات کروی، مختصات دکارتی، فلسفه فیزیک

فضا

واژه‌ای است که در زمینه‌های متعدد و رشته‌های گوناگون از قبیل فلسفه ، جامعه‌شناسی ، معماری و شهرسازی بطور وسیع استفاده می‌شود. لیکن تکثّر کاربرد واژه فضا به معنی برداشت یکسان از این مفهوم در تمام زمینه‌های فوق نیست، بلکه تعریف فضا از دیدگاههای مختلف قابل بررسی است.

مطالعات نشان می‌دهد با وجود درک مشترکی که به نظر می‌رسد از این واژه وجود دارد، تقریباً توافق مطلقی در مورد تعریف فضا در مباحث علمی به چشم نمی‌خورد و این واژه از تعدد معنایی نسبتاً بالایی برخوردار است و تعریف مشخص و جامعی وجود ندارد که دربرگیرنده تمامی جنبه‌های این مفهوم باشد. فضا یک مقوله بسیار عام است. فضا تمام جهان هستی را پر می‌کند و ما را در تمام طول زندگی احاطه کرده‌ است و ... .
فضا ماهیتی جیوه مانند دارد که چون نهری سیال ، تسخیر و تعریف آن را مشکل می‌نماید. اگر قفس آن به اندازه کافی محکم نباشد، به راحتی به بیرون رسوخ می‎کند و ناپدید می‌شود. فضا می‌تواند چنان نازک و وسیع به نظر آید که احساس وجود بعد از بین برود (برای مثال در دشتهای وسیع ، فضا کاملاً بدون بعد به نظر می‌رسد) و یا چنان مملو از وجود سه بعدی باشد که به هر چیزی در حیطه خود مفهومی خاص بخشد.

با اینکه تعریف دقیق و مشخص فضا دشوار و حتی ناممکن است، ولی فضا قابل اندازه‌گیری است. مثلاً می‌گوییم هنوز فضای کافی موجود است یا این فضا پر است. نزدیکترین تعریف این است که فضا را خلأی در نظر بگیریم که می‌تواند شیء را در خود جای دهد و یا از چیزی آکنده شود. نکته دیگری که در مورد تعریف فضا باید خاطر نشان کرد، این است که همواره بر اساس یک نسبت که چیزی از پیش تعیین شده و ثابت نیست، ارتباطی میان ناظر و فضا وجود دارد. بطوری‌ که موقعیت مکانی شخص ، فضا را تعریف می‌کند و فضا بنا به نقطه دید وی به صورتهای مختلف قابل ادراک می‌باشد.

سیر تحول تاریخی مفهوم فضا

فضا مفهومی است که از دیرباز توسط بسیاری از اندیشمندان مورد توجه قرار گرفته و در دوره‌های مختلف تاریخی بر اساس رویکردهای اجتماعی و فرهنگی رایج ، به شیوه‎های گوناگون تعریف شده است. مصریها و هندیها با اینکه نظرات متفاوتی در مورد فضا داشتند، اما در این اعتقاد اشتراک داشتند که هیچ مرز مشخصی بین فضای درونی تصور (واقعیت ذهنی) با فضای برونی (واقعیت عینی) وجود ندارد. در واقع فضای درونی و ذهنی رویاها ، اساطیر و افسانه‌ها با دنیای واقعی روزمره ترکیب شده بود.

آنچه بیش از هر چیز در فضای اساطیری توجه را به خود معطوف می‌کند، جنبه ساختی و نظام یافته فضاست، ولی این فضای نظام یافته مربوط به نوعی صورت اساطیری است که برخاسته از تخیل آفریننده‌ می‌باشد. در زبان یونانیان باستان ، واژه‌ای برای فضا وجود نداشت. آنها بجای فضا از لفظ مابین استفاده می‌کردند. فیلسوفان یونان فضا را شیء بازتاب می‌خواندند.

• افلاطون مسئله را بیشتر از دیدگاه تیمائوس (Timaeus) بررسی کرد و از هندسه به عنوان علم الفضاء برداشت نمود، ولی آن را به ارسطو واگذاشت تا تئوری فضا (توپوز) را کامل کند.
  
  
• از نظر ارسطو فضا مجموعه‌ای از مکانهاست. او فضا را به عنوان ظرف تمام اشیاء توصیف می‌نماید. ارسطو فضا را با ظرف قیاس می‌کند و آن را جایی خالی می‌داند که بایستی پیرامون آن بسته باشد تا بتواند وجود داشته باشد و در نتیجه برای آن نهایتی وجود دارد. در حقیقت برای ارسطو فضا محتوای یک ظرف بود.
  
  
• لوکریتوس (Lucretius) نیز با اتکاء به نظریات ارسطو ، از فضا با عنوان خلاء یاد نمود. او می‌گوید: همه کائنات بر دو چیز مبتنی است: اجرام و خلاء، که این اجرام در خلاء مکانی مخصوص به خود را دارا بوده و در آن در حرکت‌اند. در یونان و بطور کلی در عهد باستان دو نوع تعریف برای فضا مبتنی بر دو گرایش فکری قابل بررسی است:
  
  

تعریف افلاطونی که فضا را همانند یک هستی ثابت و از بین نرفتنی می‌بیند که هرچه بوجود آید، داخل این فضا جای دارد. تعریف ارسطویی که فضا را به عنوان Topos یا مکان بیان می‌کند و آن را جزئی از فضای کلی‌تر می‌داند که محدوده آن با محدوده حجمی که آن را در خود جای داده است، تطابق دارد. تعریف افلاطون موفقیت بیشتری از تعریف ارسطو در طول تاریخ پیدا کرد و در دوره رنسانس با تعاریف نیوتن تکمیل شد و به مفهوم فضای سه‌بعدی و مطلق و متشکل از زمان و کالبدهایی که آن را پر می‌کنند، درآمد.

• جیوردانو برونو (Giordano Bruno): در قرن شانزدهم با استناد به نظریه کپرنیک ، نظریه‌هایی در مقابل نظریه ارسطو عنوان کرد. به عقیده او فضا از طریق آنچه در آن قرار دارد (جداره‌ها) ، درک می‎شود و به فضای پیرامون یا فضای مابین تبدیل می‌گردد. فضا مجموعه‌ای است از روابط میان اشیاء و آنگونه که ارسطو بیان داشته است، حتماً نمی‎بایست که از همه سمت محصور و همواره نهایتی داشته باشد.
  
  در اواخر قرون وسطی و رنسانس ، مجدداً مفهوم فضا بر اساس اصول اقلیدسی شکل گرفت. در عالم هنر ، جیوتو نقش مهمی را در تحول مفهوم فضا ایفا کرد، بطوری‌که او با کاربرد پرسپکتیو بر مبنای فضای اقلیدسی ، شیوه جدیدی برای سازمان‎ دهی و ارائه فضا ایجاد کرد.

دوره رنسانس

با ظهور دوره رنسانس ، فضای سه ‌بعدی به عنوان تابعی از پرسپکتیو خطی معرفی گردید که باعث تقویت برخی از مفاهیم فضایی قرون وسطی و حذف برخی دیگر شد. پیروزی این شکل جدید از بیان فضا باعث توجه به وجود اختلاف بین جهان بصری و میدان بصری و بدین ترتیب تمایز بین آنچه بشر از وجود آن آگاه است و آنچه می‌بیند، شد.

در قرون هفدهم و هجدهم ، تجربه‌گرایی باروک و رنسانس ، مفهوم پویاتری از فضا را بوجود آورد که بسیار پیچیده‌تر و سازماندهی آن مشکلتر بود. بعد از رنسانس به تدریج مفاهیم متافیزیکی فضا از مفاهیم مکانی و فیزیکی آن جدا و بیشتر به جنبه‌های متافیزیکی آن توجه شد، ولی برعکس در زمینه‌های علمی ، مفهوم مکانی فضا پر رنگتر گشت.

نظریه دکارت

دکارت از تأثیرگذارترین اندیشمندان قرن هفدهم ، در حدفاصل بین دوران شکوفایی کلیسا از یک ‌سو و اعتلای فلسفه اروپا از سویی دیگر ، می‌باشد. در نظریات او بر خصوصیت متافیزیکی فضا تأکید شده‌است، ولی در عین حال او با تأکید بر فیزیک و مکانیک ، اصل سیستم مختصات راست ‌گوشه (دکارتی) را برای قابل شناسایی کردن فاصله‌ها بکار برد که نمودی از فرضیه مهم اقلیدس درباره فضا بود. در روش دکارتی همه سطوح از ارزش یکسانی برخوردارند و اشکال به عنوان قسمتهایی از فضای نامتناهی مطرح می‌شوند. تا پیش از دکارت ، فضا تنها اهمیت و بعد کیفی داشت و مکان اجسام به کمک اعداد بیان نمی‌شد. نقش عمده او دادن بعد کمی به فضا و مکان بود

نظریات لایب‌نیتز و نیوتن

لایب‌نیتز از طرفداران نظریه فضای نسبی بود و اعتقاد داشت، فضا صرفاً نوعی سیستم است که از روابط میان چیزهای بدون حجم و ذهنی تشکیل می‌شود. او فضا را به عنوان نظام اشیای همزیست یا نظام وجود برای تمام اشیایی که همزمان‌ هستند، می‌دید. بر خلاف لایب‎نیتز ، نیوتن به فضایی متشکل از نقاط و زمانی متشکل از لحظات باور داشت که وجود این فضا و زمان مستقل از اجسام و حوادثی بود که در آنها قرار می‌گرفتند.

در اصل ، او قائل به مطلق بودن فضا و زمان (نظریه فضای مطلق) بود. به عقیده نیوتن فضا و زمان اشیایی واقعی و ظرفهایی به گسترش نامتناهی هستند. درون آنها کل توالی رویدادهای طبیعی در جهان ، جایگاهی تعریف شده می‌یابند. بدین ترتیب حرکت یا سکون اشیاء در واقع به وقوع می‌پیوندد و به رابطه آنها با تغییرات دیگر اجسام مربوط نمی‌شود.

نظریه کانت

1800 سال بعد از ارسطو ، کانت فضا را به عنوان جنبه‌ای از درک انسانی و متمایز و مستقل از ماده ، مورد توجه قرار داد. او جنبه‌های مطلق فضا و زمان در نظریه نیوتن را از مرحله دنیای خارجی تا ذهن انسان گسترش داد و نظریات فلسفی خود را بر اساس آنها پایه‌گذاری کرد. به عقیده کانت ، فضا و زمان مسائل مفهومی و شهودی هستند که دقیقاً در ذهن انسان و در ساختار فکری او جای دارند و از ارگانهای ادراک محسوب می‌شوند و نمی‌توانند قائم به ذات باشند.

فضا مفهومی تجربی و حاصل تجارب بدست آمده در دنیای بیرونی نیست. می‌توانیم صرفاً فضا را از دیدگاه انسان تعریف کنیم. فرای وضعیت ذهنی ما ، باز نمودهای فضا به هر شکلی که باشد، معنایی ندارد، چون که نه نشانگر هیچ یک از ویژگیها و مقادیر فضاست و نه نشانی از آنها در رابطه‌شان با یکدیگر. بدین ترتیب و با این دیدگاه آن چه ما اشیای خارجی می‌نامیم، هیچ چیز دیگری جز نمودهای صرف احساسهای ما نیستند که شکلشان فضاست.

دیدگاه هگل

هگل به حقیقت فضا و زمان معتقد نبود. در نظر او زمان صرفاً توهمی است که ناشی از عدم توانایی ما در دیدن کل است. در فلسفه برگسون نیز فضا به عنوان مشخصه ماده از قطع جریانی برمی‌خیزد که حقیقت است. برعکس زمان خصوصیت اساسی زندگی یا ذهن است. به عقیده او زمان ، زمان ریاضی نیست، بلکه تجمع همگن لحظات است و زمان ریاضی در واقع شکلی از فضاست.

فضا در فیزیک

تعریف فضا در فیزیک مورد اختلاف است. عقاید متنوعی که برای تعریف فضا استفاده شده‌اند شامل موارد ذیل می‌باشند:

• ساختاری که با یک مجموعه از "ارتباطات فاصله‌ای" بین اشیاء تعریف شده است.
  
  
• یک مانیفولد که بوسیله یک سیستم مختصات (جایی که یک شیئ می‌تواند قرار گیرد( تعریف شده باشد.
• یک نهاد که تمام اشیاء موجود در جهان را از تماس با یکدیگر باز می‌دارد.
  
  

در فیزیک کلاسیک ، فضا یک فضای اقلیدسی سه بعدی است، جایی که هر موقعیتی با استفاده از سه مختصات توصیف می‌شود. فیزیک نسبیت از فضا-زمان بجای فضا استفاده می‌نماید، فضا-زمان به صورت یک مانیفولد چهار بعدی مدل شده است. سوالات فلسفی درباره فضا شامل:

آیا فضا مطلق یا بصورت خالص نسبیتی است؟ آیا فضا یک هندسه صحیح دارد یا اینکه هندسه فضایی فقط یک قرار داد است؟ شخصیتهای برجسته تاریخی مثل آیزاک نیوتن (Isaac Newton) (فضا مطلق است) ، لایب نیتز Gottfried Leibniz (فضا نسبیتی است) و هنری پوآنکاره (Henri Poincare) (هندسه فاصله‌ای یک قرار داد است)، از سردمداران این منازعه می‌باشند. فضا بخشهای نسبتا خالی کیهان است، بیرون از اتمسفر سیارات. گاهی به نام "فضای خارجی" نامیده می‌شود تا از فضای هوایی مکانهای خاکی تمیز داده شود.

از آنجائی که اتمسفر زمین هیچ سراشیبی یا بریدگی ناگهانی ندارد، بلکه بصورت تدریجی با افزایش ارتفاع رقیق می‌شود، هیچ مرز مشخصی بین فضا و اتمسفر وجود ندارد. در زمین ، به افرادی که بالاتر از ارتفاع 80 کیلومتری (50 مایل) سفر می‌کنند، فضانورد می‌گویند. ارتفاع 120 کیلومتری (400،000 فوت یا 75 مایل) مرزی را تعیین می‌کند که اثرات اتمسفر در هنگام بازگشت قابل توجه می‌شوند. همچنین غالبا ارتفاع 100 کیلومتری (یا 62 مایلی) برای مرز بین اتمسفر و فضا استفاده می‌شود.

مباحث مرتبط با عنوان

• ابعاد جهان
• فضا - زمان
• فیزیک فضا
• متافیزیک
• نسبیت

فضا کجا است؟

فضا کجا است؟ اغلب درباره سفرهای فضایی مطالبی می‌شنویم، اما به راستی مرز بین فضا و زمین کجا است؟ از چه منطقه‌ای باید گذر کنیم تا اسم‌ ما نیز در فهرست پرافتخار فضانوردان ثبت شود؟ این مقاله تلاش دارد تا به این پرسش اولیه پاسخ گوید.

فضای بیرونی [Outer Space]  که به اختصار فضا نیز نامیده می‌شود، به منطقه‌ای نسبتاً خالی از جهان اطلاق می‌گردد که بعد از لایه جو اجرام سماوی قرار دارد. بنابراین اگر در ماه  زندگی کنیم، پا در ماه و سر در فضا داریم چون این جرم سماوی فاقد جو است اما اوضاع در زمین متفاوت است و برای رسیدن به فضا باید کیلومترها از سطح این جرم سماوی دور شویم.

لایه‌های مختلف جو زمین

در یک تقسیم‌بندی کلی می‌توان جهان هستی را به سه منطقه فضای خاکی، فضای جوی و فضای بیرونی تقسیم کرد. فضای خاکی بخشی از جهان را تشکیل می‌دهد که مولکولهای جامد با گرد آمدن در کنار هم جرمی سماوی را تشکیل داده باشند. فضای جوی قسمتی از دنیا است که چگالی مولکولهای گاز در آن به قدری است که نمی‌توان آن فضا را تهی فرض کرد. جو ناهید، زمین، بهرام یا قسمت اعظم سیاره‌های مشتری‌گونه مانند مشتری، کیوان و اورانوس از این دسته هستند. اما فضای بیرونی منطقه‌ای است که علی‌رغم تصور عامه مردم خالی و تهی نمی‌باشد بلکه چگالی مواد در این ناحیه بسیار اندک است. در فضای بیرونی غالباً گاز هیدروژن، یونها، ذرات تشکیل دهنده اتم (الکترونها و پروتونها) و گاهی اوقات غبارهای فضایی یافت می‌شود اما میزان این مواد در گستره عظیم این منطقه چنان کم است که می‌توان به نسبت فضای خاکی و یا جوی، آنجا را تهی فرض کرد. زمین از جمله مناطقی در جهان است که هر سه فضا را در خود دارد. مرز بین فضای خاکی و فضای جوی کاملاً مشخص و معلوم می‌باشد. اما برعکس مرز مشخصی بین فضای جوی و فضای بیرونی وجود ندارد. جو زمین با افزایش ارتفاع رقیق می‌شود و به تدریج جای خود را به فضای بیرونی می‌دهد. از این رو مرزی مجازی برای گذر از فضای جوی به فضای بیرونی تعریف شده است. با توجه به کاربردها و نگاه‌های متفاوت چندین مرز به وجود آمده است. طبق تعریف فدراسیون بین‌المللی هوانوردی، خط کارمن [Karman Line] در ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری از سطح متوسط دریاها مرز بین هوا و فضا است. این تعریف به این دلیل انتخاب شده است که بعد از این ارتفاع غلظت جو به دلیل افزایش ناگهانی و شدید دما به قدری کاهش می‌یابد که می‌توان از نیروی پسای ناشی از برخورد مولکولهای جو با شئ پرنده صرف‌نظر کرد و یا از منظری دیگر غلظت جو زمین به قدری کاهش می‌یابد که سرعت لازم برای تولید نیروی برآ توسط هواپیماها از سرعت لازم مداری فضاپیماها بیشتر می‌شود. از دیگر سو طبق تعریف رسمی ایالات متحده آمریکا فردی که قادر باشد در ارتفاعی بیش از ۸۰ کیلومتر از سطح زمین پرواز کند، مفتخر به کسب عنوان فضانورد خواهد شد. این ارتفاع جایی است که لایه مزوسفیر [Mesosphere] تمام می‌شود. اما مهندسان طراح هوافضا، هنگام طراحی و یا شبیه‌سازی بازگشت اجرام به جو زمین، گذر از ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری را عبور از مرز فضا به جو می‌شناسند. سرعت بسیار زیاد اجسام در بازگشت به جو دلیل تفاوت دیدگاه این دسته از مهندسان با گروه اول است. در سرعتهای بسیار زیاد، جو رقیق فاصله بین ارتفاع ۱۲۰ تا ۱۰۰ کیلومتری، پسای اتمسفری قابل توجهی تولید می‌کند. فضای بیرونی خود شامل تقسیمات فراوانی است. بخشی از فضای بیرونی که در داخل منظومه شمسی  قرار دارد را فضای بین سیاره‌ای می‌نامند. با گذر از هلیوپاس ( [Heliopause] مرز منظومه شمسی، جاییکه بادهای خورشیدی با بادهای ستاره‌ای کهکشان راه‌شیری برخورد می‌کنند) وارد  قسمتی از فضای بیرونی می‌شویم که به آن فضای بین ستاره‌ای می‌گویند. در قدم بعدی با گذر از مرز کهکشان راه شیری وارد منطقه بسیار جدید و شگفت‌انگیزی می‌شویم که از آن با فضای بین کهکشانی یاد می‌شود. عدم وجود جو در فضای بیرونی (یا به عبارت بهتر، غلظت بسیار اندک گاز و ذرات جامد در آن منطقه)، این قسمت از جهان را برای رصد آسمان در تمام گستره طول موج امواج الکترومغناطیسی ایده‌آل ساخته است. فقط در چنین محیطی است که تلسکوپ فضایی هابل قادر به دریافت امواجی از ۱۴ میلیارد سال پیش می‌گردد. امروزه بیشتر دانش ما از فضا مرهون چنین امکان بدیعی است که بشر را قادر می‌سازد فارغ از اغتشاشات جو بر موجی که دریافت می‌کند، وسعت دانش خود را افزایش دهد. بودن در فضای بیرونی خطرات بی‌شماری برای موجودات زنده به همراه دارد.

 اولین خطر برای نوعی از زندگی که ما می‌شناسیم، عدم وجود اکسیژن است. نوع بشر برای بقا به اکسیژن جو احتیاج مبرم دارد و تنها هفت دقیقه نبود آن را تحمل می‌کند.

خطر دوم مربوط به فشار بسیار بسیار اندک هوا است که می‌توان آن را صفر فرض نمود. بدن انسان بعد از سالها بودن در شرایط سطح زمین خود را با فشار یک اتمسفری جو  مطابقت داده است. به این منظور ما فشار داخلی معادل یک اتمسفر در بدن خود داریم تا همچون یک قوطی خالی در اثر فشار جو زمین له نشویم . در شرایط خلاء این فشار داخلی باعث دردسر خواهد شد. البته موجود زنده‌ای که شرایط خلاء را تجربه می‌کند در اثر فشار داخلی دچار از هم‌ پاشیدگی نخواهد شد اما اتفاقات ناگوار دیگری برایش روی خواهد داد. برای مثال آب در اندام سطحی مانند چشمها و پوست شروع به جوشیدن و تبخیر شدن مي‌کند، مویرگها در اثر فشار داخلی پاره خواهند شد و مرگ دردناکی در انتظار وی خواهد بود.

فضا کجاست؟ اغلب درباره سفرهای فضایی مطالبی می‌شنویم، اما به راستی مرز بين فضا و زمین کجاست؟ از چه منطقه‌ای باید گذر كنیم تا اسم‌ ما نیز در فهرست پرافتخار فضانوردان ثبت شود؟ این مقاله تلاش دارد تا به این پرسش اولیه پاسخ گوید.