地球の大気の層はどれくらいの厚みがあるか？

地球の大気の層はどれくらいの厚みがあるか？ChatGPTに聞いてみました。答えは以下の通り。

地球の大気は、性質や温度の変化によっていくつかの層に分けられています。
主な層とおおよその高さは次の通りです（地表からの高さ目安）。

もし「どれくらいの高さまで大気があるのか？」という意味であれば、
理論上は数千km以上まで分子が存在しますが、実質的に「空気」としての密度を持つのは対流圏〜熱圏までの数百km程度です。

このあと、私は「大気は何kmで終わるか？」の国際的な基準（カーマンラインなど）も説明できますが、そちらも知りたいですか？

なるほど、国際的な基準があるのですね。カーマンラインについて聞いてみました。

答えは以下の通り。

カーマンライン（Kármán line）は、高度100 km にあるとされる「大気圏と宇宙空間の境界」の目安です。

1. 由来

• 名前はハンガリー系アメリカ人の航空工学者 テオドール・フォン・カーマン（Theodore von Kármán） に由来します。
• 彼は、ある高度以上になると飛行機が揚力（翼の空気の流れで得られる浮力）では飛べなくなり、軌道運動の速度が必要になることを指摘しました。
• 計算の結果、その境界がだいたい高度100 kmだったため、国際航空連盟（FAI）がこの高度を宇宙の定義に採用しました。

2. 意味

• 航空機：空気の揚力を利用して飛ぶ → 100 km付近では空気が薄すぎて不可能。
• 宇宙船／衛星：慣性で軌道を回る運動（第一宇宙速度）に移行する必要がある。
• このため、100 kmを超えると「飛ぶ」というより「宇宙を回る」動きが支配的になります。

3. 注意点

• 実際の大気は高度によって密度が徐々に減少するため、「ここから急に宇宙！」という明確な境界はありません。
• アメリカのNASAやアメリカ空軍では、80 km以上を宇宙飛行士の称号付与の基準にしており、100 kmとは異なる基準を使う場合もあります。
• 大気は外気圏で数千kmまで続きますが、密度は極めて低くなっています。

なるほど、飛行機と衛星の境目が高度１００ｋｍなのですね。次に、大気の層は地球の大きさと比べて何％か聞いてみました。

地球の大きさと大気の層の厚さを比べると、かなりの差があります。

1. 地球の半径

• 地球の平均半径：約 6,371 km

2. 大気の層の厚さ

• 実質的に空気として存在する層（対流圏〜熱圏の上部まで）：数百 km 程度
• 目安として「カーマンライン（100 km）」までで計算すると地球の半径に対して**わずか約1.6％**しかありません。

3. さらに現実的な「人間が呼吸できる層」

• 対流圏（地表〜約10〜16 km）だけで見ると地球全体の半径の 0.25％以下 しかなく、まるでリンゴの皮よりも薄い層です。

なるほど、カーマンラインで計算しても１．６％の厚みしかないのですね。地球の半径が出てきたので、地球は完全に球体か聞いてみました。

答えは以下の通り。

完全な球体ではありません。
地球は 「回転楕円体」（または「扁球」）と呼ばれる形をしています。

1. なぜ球ではないのか

• 地球は自転しているため、遠心力が赤道付近をわずかに外側へ引っ張ります。
• その結果、赤道方向にふくらみ、極方向が少し押しつぶされた形になります。

2. 具体的な数字

この差は地球の半径の約 0.3％ にすぎませんが、完全な球ではないことがわかります。

3. 形の名前

• 回転楕円体（oblate spheroid）
• 地理測量やGPSの計算では、さらに地形の凹凸も含めたジオイドという形を使います（これは「平均海面」を基準にした地球の形）。

なるほど、遠心力で横方向に多少膨らんでいるのですね。勉強になりました。興味のある方は平均半径の出し方についても聞いてみてください。