1 апреля принято всех обманывать или подшучивать, но я пойду против традиции. Даже в этот день я не могу позволить себе обман читателей. Поэтому расскажу о реальных фактах, которые вызвали мое удивление. Разумеется, для кого-то эти факты не станут новостью, но, надеюсь, хоть что-то сможет заинтересовать каждого. И еще надеюсь, что многие, подобно мне, и вопреки заветам Шерлока Холмса, тащат в свой мозговой чердак не только нужное, но и просто интересное. Буду рад, если эта первоапрельская подборка заставит кого-нибудь забраться поглубже в источники и перепроверить мои заявления.
Температура в космосе, на орбите Земли равна +4°С
Если быть точным, то не на орбите Земли, а на расстоянии от Солнца равному удаленности орбиты Земли. И для абсолютно черного тела, т.е. такого, которое полностью поглотит солнечные лучи, ничего не отразив обратно.
Считается, что температура в космосе стремится к абсолютному нулю. Во-первых, это не совсем так, поскольку вся известная Вселенная нагрета до 3 К, реликтовым излучением. Во-вторых, вблизи от звезд температура повышается. А мы обитаем довольно близко к Солнцу. Сильная теплозащита нужна скафандрам и космическим кораблям потому, что они входят в тень Земли, и наше светило уже не может их согревать до указанного +4°С. В тени температура может опускаться до -160° С, например ночью на Луне. Это холодно, но до абсолютного нуля еще далеко.
Вот, для примера, показания бортового термометра спутника TechEdSat , который вращался на низкой околоземной орбите:
На него оказывала влияние еще и земная атмосфера, но в целом график демонстрирует не те ужасные условия, которые принято представлять в космосе.
На Венере местами идет свинцовый снег
Это, наверно, самый поразительный факт о космосе, который я узнал не так давно. Условия на Венере настолько отличаются от всего, что мы могли бы вообразить, что венериане спокойно могли бы летать в земной ад, чтобы отдохнуть в мягком климате и комфортных условиях. Поэтому, как бы ни казалась фантастической фраза “свинцовый снег”, для Венеры - это реальность.
Благодаря радару американского зонда Magellan вначале 90-х, ученые обнаружили на вершинах венерианских гор некое покрытие, обладающее высокой отражающей способностью в радиодиапазоне. Поначалу предполагалось несколько версий: последствие эрозии, отложение железосодержащих материалов и т.п. Позже, после нескольких экспериментов на Земле, пришли к выводу , что это самый натуральный металлический снег, состоящий из сульфидов висмута и свинца. В газообразном состоянии они выбрасываются в атмосферу планеты во время извержений вулканов. Затем термодинамические условия на высоте 2600 м способствуют конденсации соединений и выпадению на возвышенностях.
В Солнечной системе 13 планет… или больше
Когда Плутон разжаловали из планет, правилом хорошего тона стало знание, что в Солнечной системе всего восемь планет. Правда, при этом же, ввели новую категорию небесных тел - карликовые планеты. Это “недопланеты”, которые имеют округлую (или близкую к ней) форму, не являются ничьими спутниками, но, при этом не могут очистить собственную орбиту от менее массивных конкурентов. Сегодня считается, что таких планет пять: Церера, Плутон, Ханумеа, Эрида и Макемаке. Ближайшая к нам - Церера. Через год мы узнаем о ней намного больше чем сейчас, благодаря зонду Dawn. Пока знаем только, что она покрыта льдом и с двух точек на поверхности у нее испаряется вода со скоростью 6 литров в секунду. О Плутоне тоже узнаем в следующем году, благодаря станции New Horizons. Вообще, как 2014 год в космонавтике станет годом комет, 2015 год обещает стать годом карликовых планет.
Остальные карликовые планеты находятся за Плутоном, и какие-либо подробности о них мы узнаем не скоро. Буквально на днях нашли еще одного кандидата, правда официально его в список карликовых планет не включили, так же как и его соседку Седну. Но не исключено, что найдут еще, несколько более крупных карликов, поэтому число планет в Солнечной системе еще вырастет.
Телескоп Hubble - не самый мощный
Благодаря колоссальному объему снимков и впечатляющим открытиям, совершенным телескопом Hubble, у многих существует представление, что этот телескоп обладает самым высоким разрешением и способен увидеть такие детали, которые не увидеть с Земли. Какое-то время так и было: несмотря на то, что на Земле можно собрать большие зеркала на телескопах, существенное искажение в изображения вносит атмосфера. Поэтому даже “скромное” по земным меркам зеркало диаметром 2,4 метра в космосе, позволяет добиться впечатляющих результатов.
Однако, за годы, прошедшие с момента запуска Hubble и земная астрономия не стояла на месте, было отработано несколько технологий, позволяющих, если не полностью избавиться от искажающего действия воздуха, то существенно снизить его воздействие. Сегодня самое впечатляющее разрешение способен дать Very Large Telescope Европейской Южной обсерватории в Чили. В режиме оптического интерферометра, когда вместе работают четыре основных и четыре вспомогательных телескопа, возможно достичь разрешающей способности превышающей возможности Hubble примерно в пятьдесят раз.
К примеру, если Hubble дает разрешение на Луне около 100 метров на пиксель (привет всем, кто думает, что так можно рассмотреть посадочные аппараты Apollo), то VLT может различить детали до 2 метров. Т.е. в его разрешении американские спускаемые аппараты или наши луноходы выглядели бы как 1-2 пикселя (но смотреть не будут из-за чрезвычайно высокой стоимости рабочего времени).
Пара телескопов обсерватории Keck, в режиме интерферометра, способны превысить разрешение Hubble в десять раз. Даже по отдельности, каждый из десятиметровых телескопов Keck, используя технологию адаптивной оптики, способны превзойти Hubble примено в два раза. Для примера фото Урана:
Впрочем Hubble без работы не остается, небо большое, а широта охвата камеры космического телескопа превышает наземные возможности. А для наглядности можно посмотреть сложноватый, но информативный
Какая температура в космосе за пределами земной атмосферы? А в межзвездном пространстве? А если мы выйдем за пределы нашей галактики, будет ли там холоднее, чем внутри Солнечной системы? И можно ли вообще говорить о температуре применительно к вакууму? Попробуем разобраться.
Что такое тепло
Для начала необходимо понять, чем же в принципе является температура, как образуется тепло и отчего возникает холод. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмотреть строение материи на микроуровне. Все вещества во Вселенной состоят из элементарных частиц - электронов, протонов, фотонов и так далее. Из их сочетания образуются атомы и молекулы.
Микрочастицы не являются неподвижными объектами. Атомы и молекулы постоянно колеблются. А элементарные частицы и вовсе перемещаются со скоростями, близкими к световым. Какая тут связь с температурой? Прямая: энергия движения микрочастиц - это и есть тепло. Чем сильнее колеблются молекулы в куске металла, например, тем горячее он будет.
Что такое холод
Но если тепло - это энергия движения микрочастиц, то какой будет температура в космосе, в вакууме? Конечно, межзвездное пространство не совсем пустое - сквозь него движутся фотоны, несущие свет. Но плотность материи там намного ниже, чем на Земле.
Чем меньше атомы сталкиваются друг с другом, тем слабее греется вещество, которое из них состоит. Если находящийся под большим давлением газ выпустить в разреженное пространство, его температура резко понизится. На этом принципе основана работа всем известного компрессорного холодильника. Таким образом, температура в открытом космосе, где частицы находятся очень далеко друг от друга и не имеют возможности сталкиваться, должна стремиться к абсолютному нулю. Но так ли это на практике?
Как происходит передача тепла
Когда вещество нагревается, его атомы испускают фотоны. Это явление тоже хорошо всем знакомо - накалившийся металлический волосок в электрической лампочке начинает ярко светиться. При этом фотоны переносят тепло. Таким образом энергия переходит от горячего вещества к холодному.
Космическое пространство не только пронизано фотонами, которые испускают бесчисленные звезды и галактики. Вселенная заполнена также так называемым реликтовым излучением, которое образовалось на ранних этапах ее существования. Именно благодаря этому явлению температура в космосе не может опуститься до абсолютного нуля. Даже вдали от звезд и галактик материя будет получать рассеянное по Вселенной тепло от реликтового излучения.
Что такое абсолютный нуль
Никакое вещество нельзя охладить ниже определенной температуры. Ведь остывание - это потеря энергии. В соответствии с законами термодинамики в определенной точке энтропия системы достигнет нуля. В этом состоянии вещество уже не сможет терять энергию. Это и будет предельно возможная низкая температура.
Наиболее яркой иллюстрацией этого явления может служить климат Венеры. Температура на ее поверхности достигает 477 °C. Благодаря атмосфере Венера жарче, чем Меркурий, который находится ближе к Солнцу.
Средняя температура поверхности Меркурия 349,9 °C днем и минус 170,2 °C ночью.
Марс может нагреваться до 35 градусов Цельсия летом на экваторе и охлаждаться до -143 °C зимой в районе полярных шапок.
На Юпитере температура достигает -153 °C.
Но холоднее всего на Плутоне. Температура его поверхности - минус 240 °C. Это лишь на 33 градуса выше абсолютного нуля.
Самое холодное место в космосе
Выше было сказано, что межзвездное пространство прогревается реликтовым излучением, а потому температура в космосе по Цельсию не опускается ниже минус 270 градусов. Но оказывается, могут существовать и более холодные участки.
В 1998 году телескоп Хаббл обнаружил газо-пылевое облако, которое стремительно расширяется. Туманность, названная Бумерангом, образовалась вследствие явления, известного как звездный ветер. Это очень интересный процесс. Суть его состоит в том, что из центральной звезды с огромной скоростью "выдувается" поток материи, которая попадая в разреженное космическое пространство охлаждается вследствие резкого расширения.
По оценкам ученых, температура в туманности Бумеранг составляет всего один градус по шкале Кельвина, или минус 272 °C. Это самая низкая температура в космосе, которую на данный момент удалось зафиксировать астрономам. Туманность Бумеранг находится на расстоянии 5 тысяч световых лет от Земли. Наблюдать ее можно в созвездии Центавра.
Самая низкая температура на Земле
Итак, мы выяснили, какая температура в космосе и какое место самое холодное. Теперь остается узнать, какие самые низкие температуры были получены на Земле. А произошло это в ходе недавних научных экспериментов.
В 2000 году исследователи из Технологического университета в Хельсинки охладили кусок металла родия почти до абсолютного нуля. В ходе эксперимента была получена температура равная 1*10 -10 Кельвина. Это всего на 0,000 000 000 1 градуса выше нижнего предела.
Целью исследований было не только получение сверхнизких температур. Основная задача заключалась в изучении магнетизма ядер атомов родия. Это исследование было весьма успешным и принесло ряд интересных результатов. Эксперимент помог понять, как магнетизм влияет на сверхпроводящие электроны.
Достижение рекордно низких температур состоит из нескольких последовательных этапов охлаждения. Вначале с помощью криостата металл охлаждается до температуры 3*10 -3 Кельвина. На следующих двух этапах используется метод адиабатического ядерного размагничивания. Родий охлаждается до температуры сначала 5*10 -5 Кельвина, а затем достигает рекордно низкой температуры.
Температура космоса не может быть выражена в привычных нам градусах Цельсия по одной простой причине: температура относится к материи, в космосе её почти нет, поэтому там нечему нагреваться или охлаждаться. Однако на каждом небесном теле есть вещество, следовательно есть и температура.
Если мы начнем подниматься с Земли на космическом аппарате, измеряя температуру атмосферы, то увидим, что она сначала падает до 50-80 градусов ниже нуля, затем температура повышается примерно до нуля в стратосфере и остаётся постоянной на высоте от 40 до 55 километров. Затем температура снова повышается и достигает +50 градусов Цельсия на высоте 60 километров. Затем атмосфера снова охлаждается до -80 градусов. На расстоянии в 10000 километров от Земли атмосфера заканчивается и начинается вакуум, не имеющий своей температуры из-за отсутствия какой-либо материи.
Какая температура в Космосе?
К космическому пространству неприменимо понятие температуры в нашем обычном понимании; там ее просто нет. Здесь имеется в виду термодинамическое ее понятие - температура является характеристикой состояния вещества, меру движения молекул среды. А вещество в открытом космическом пространстве как раз практически отсутсвует. Однако, космическое пространство пронизано излучением самых разных источников самой разнообразной интенсивности и частоты. И температуру можно понимать, как суммарную энергию излучения в каком-то место пространства.
Термометр, помещенный здесь, будет показывать сначала ту температуру, какая была характерна для среды, из которой его извлекли, например, из капсулы или соответсвующего отсека космического корабля. Затем со временем прибор начнет нагреваться, причем, нагреваться очень сильно. Ведь даже на Земле, в условиях, где существует конвективный теплообмен, лежащие на открытом солнце камни и металлические предметы нагреваются очень сильно, настолько, что к ним невозможно прикоснуться.
В Космосе нагрев будет намного сильнее, так как вакуум является надежнейшим теплоизолятором.
Оставленный на произвол судьбы космический аппарат или какое-либо другое тело охладится до температуры -269 o С. Спрашивается, почеиу не ло абсолютного нуля?
Дело в том, что в космическом пространстве с чудовищными скоростями летят различные элементарные частицы, ионы, испускаемые горячими небесными телами. Космос пронизан лучистой энергией этих обьъектов, как в видимом, так и в невидимом диапазонах.
Посчёты свидетельствуют, что энергия этого излучения и корпускулярных частиц в сумме равна энергии тела, охлаждённого до темпертатуры -269 o С. Вся эта энергия, падающая на квадратный метр поверхности даже при полном её поглощении врядли смогла бы нагреть стакан воды на 0,1 o С.
Температура в открытом космосе
Температура - это мера кинетической энергии частиц, из которых состоят твердые, жидкие и газообразные тела. Да и частицы плазмы в звездах и на солнце. В твердых телах кинетическая энергия определяется колебательными движениями атомов или молекул. В газах - скоростью поступательного движения молекул. Кинетическая энергия выражается в джоулях. А температура - в градусах Кельвина. Самая минимальная температура - это 0 К. Всё движение всех частиц заканчивается. Кинетическая энергия атомов и молекул тоже равна нулю. Так что кинетическая энергия и температура - фактически одно и то же. Например, расстояния можно измерять как в метрах, так и в дюймах или аршинах. Всё равно это расстояние.
Но в открытом космосе нет никаких частиц - там практически полный вакуум. А нет частиц - нельзя определить и температуру. Итак, в космосе просто нет такого понятия, как температура. Но температуру вещества, например, астероида определить можно. Как и температуру на Земле или на солнце. Наша Земля находится не так уж далеко от солнца и солнце прогревает Землю. Так, температура 10 С - это 10 + 273 = 283 К. Абсолютный ноль температуры 0 К соответствует -273 К. Можно было бы подумать, что очень далеко от звезд температура астероида стала бы равной нулю по Кельвину. Но на самом деле температуры таких тел не опускаются ниже 3 К. Почему?
Во вселенной после Большого взрыва остается реликтовое излучение, которое пронизывает весь космос. Оно и нагревает все тела до 3 К. А излучение звезд нагревает эти тела до более высоких температур. А снаружи от нашего астероида понятие температуры отсутствует. Об этом я написал выше. Внутри космической станции МКС поддерживается вполне благоприятная температура для космонавтов. И когда космонавт выходит в открытый космос, внутри скафандра тоже поддерживается нужная температура. Но вот встречный вопрос: какую температуру почувствует космонавт, если выйдет в открытый космос без скафандра? Я не имею в виду, что он быстро потеряет сознание и погибнет, так как давление снаружи космонавта будет равно нулю. Понятие давления имеет смысл и в открытом космосе.Если не учитывать реликтовое излучение и тепло звёзд температура будет около -270 градусов.Около земного пространства будет -120 -150 градусов.А понятие температуры к вакууму вообще неприменимо.Космос не одинаково холоден.
Что касается межпланетного пространства, то его каждый кубический сантиметр может содержать сотни тысяч молекул газа. Также в межпланетном космическом пространстве присутствуют мелкие и крупные метеориты а также огромное количество космической пыли.
Можно сделать вывод, что межпланетная среда представляет собой пространство, которое заполнено пылью, метеоритами и разряженным газом. Помимо этого здесь присутствуют радиоволны, потоки рентгеновских лучей, ультрафиолетовых, инфракрасных и много другого.
Вот вы и получили ответ на вопрос о том, какая температура в открытом космосе. Конечно, такую температуру очень сложно себе представить, да и создать её можно только в специальных лабораторных условиях. к тому же если в космос поместить градусник, то он довольно долгое время будет показывать температуру того помещения, где он находился до этого. А потом он начнёт нагреваться. Нагреваться начнёт сам корпус градусника, несмотря на то, что в космосе минусовая температура. Объяснить это можно просто - в космосе нет воздуха, сам космос - это вакуум, а значит, он прекрасно сохраняет тепло.
Источники: navopros.ru, han-samoilenko.narod.ru, www.bolshoyvopros.ru, otvet.mail.ru, elhow.ru
Сурими для стройности
Довольно часто в наши дни для похудения стали использовать сурими. С его помощью можно обрести изящную...
Парис и Елена
История Троянской войны началась с необдуманного, эгоистичного поступка царевича Париса. Однажды он был в гостях у царя Спарты, ...
Китайские вампиры
Истории о вампирах встречаются также и в китайском фольклоре XIX века. Китайцы верят в существование двух душ...
Птицы-девы
Гамаюн, Алконост, Сирин – птицы древних сказаний. О них повествуется в старорусских летописях и сказках. В...
Космос лишь теоретически является вакуумом, ведь Вселенная согласно общепринятой научной (космологической) модели возникла в результате Большого взрыва, что обусловило реликтовое (космическое электромагнитное) излучение. Его спектр отвечает абсолютно черному телу, имеющему температуру по Кельвину – 2,725 (по Фаренгейту — минус 454,8°, по Цельсию – минус 270,425°).
Электромагнитное излучение в космосе – это дождь фотонов (безмассовых элементарных частиц), присутствующих в терагерцевом, инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-излучении, а также в радиоволнах.
В наибольшей степени свойствами абсолютно черного тела обладает Солнце, его наружные слои имеют температуру около 6200 К, то есть температура в космосе может разниться.
Определенная роль в «температурном режиме» космоса принадлежит также планетам и их спутникам, астероидам, метеоритам и кометам, космической пыли и молекулам газов. Поэтому во Вселенной могут быть температурные отклонения. К примеру, в туманности Бумеранг (созвездие Центавра) благодаря телескопу «Хаббл» — автоматической обсерватории на орбите Земли была зафиксирована самая низкая космическая температура – 1 К (минус 272 градуса по шкале Цельсия). Ее причиной является «звездный ветер» (поток материи), идущий от центральной звезды.
О наличии космической пыли свидетельствует ночное свечение, обнаруженное астрономами в плоскости зодиакальных созвездий. Свечение, как установили ученые, — это свет, отражаемый от частиц космической пыли.
Материальными являются и космические лучи. В основном их структура состоит из стремительных ядер водородных и гелиевых атомов, а также более тяжелых ядер, к примеру, железа и никеля.
Таким образом, сколько градусов в космосе? Теоретически — 0° по шкале Кельвина или минус 273,15°С. На самом же деле, учитывая реликтовое излучение — 2,725 К (минус 270,425°С). Но это, если не брать во внимание тепло, излучаемое звездами и планетами.
Холодно — жарко
Отвечая на вопрос: «Какая температура в космосе», нужно отметить, что на все тела, находящиеся в космосе, действует не только смертельный для человека холод, но и губительная жара. Простейший пример тому – космический корабль. На его солнечной стороне – жарко, на теневой – холодно. И чем ближе или дальше звездолет от небесного светила, тем больше разница температур.
Положение Солнца влияет и на климат Земли. Одна теория гласит, что вращаясь вокруг Солнца, планета то приближается, то удаляется от него, поэтому происходит и смена времен года: зиму сменяет лето и наоборот. Однако на экваторе никогда не бывает зимы.
Дело в том, что земля вращается в наклонном положении относительно Солнца (23°27′) и по-разному разворачивается к нему: то северным, то южным полушарием. Соответственно, лучи Солнца падают отвесно или под углом — в зависимости от этого земная поверхность нагревается больше или меньше.
Температура − это характеристика термодинамической системы, а что такое термодинамическая система? Посмотрите на рисунок
Как видно из рисунка, нам нужно определить границы термодинамической системы или границы области измерения температуры. Это может быть объём, ограниченный радиусом наблюдаемой Вселенной. Тогда температура Вселенной будет иметь один смысл − усредненная по всему объёму наблюдаемой Вселенной, температура.
Избежать сложной процедуры усреднения можно, для начала взяв мысленно некоторую ограниченную область пространства в космосе и измерив там температуру.
азано − сделано. Найдем место, наиболее удаленное от всех галактик. Таких мест во Вселенной много и называются они Войды (Пустоты − Voids). Выберем в одном из них область радиусом ~100 Мпс (мысленно конечно) и «установим» в центре термометр. Для точного измерения надо конечно подождать немножко − не многим более несколько тысяч лет (чем дольше, тем точнее будет измерение). И вот после этого наш термометр покажет температуру 2,725° выше Абсолютного нуля или 2,725° К или −270,425 °C. Это температура реликтового излучения, заполняющего практически однородно и изотропно всю Вселенную.
Займёмся теперь усреднением температуры наблюдаемой Вселенной. Очевидно, что она не может быть меньше температуры Реликтового излучения. Доля энергии Вселенной, приходящей на звёзды и высокотемпературный газ, вносящие прямой вклад в температуру Вселенной, известна, она мала и составляет около 0.4%. Малость вклада в среднее значение определяется также и 1/r² зависимостью потока энергии их излучения. Темная энергия и холодная темная материя, составляющие 96% энергии Вселенной, по определению не участвуют в формировании температуры (во всяком случае их вклад неизвестен). Остаётся 3,6% энергии не светящейся материи, заключённой в основном в гигантских галактических молекулярных облаках. Оценим их вклад относительно реликтового излучения.
мпература таких облаков составляет 10 ÷ 100 К при плотности 10² ÷ 10³ частиц/см³. Это соответствует плотности энергии 4,4×10⁻²¹ Дж/м³, и учитывая средние скорости молекул ~2 км/сек (в основном H₂), получим мощность тепловой энергии, приходящей на единичную площадку термометра, ~3×10⁻⁹ Вт/м². Мощность же энергия реликтового излучения на единичной площадке, известна и равна 1,2×10⁻⁵ Вт/м², что более чем на 3 порядка выше. Таким образом получается, что за температуру Вселенной ответственно в основном реликтовое излучение − эхо Большого Взрыва.
Какая температура в космосе? Ответ: Очень холодно, Т = 2,725° К.
Прокомментировать
Кинорежиссеры и писатели-фантасты постоянно пытаются доказать нам, что человек, который внезапно попал в открытое космическое пространство без скафандра, погибнет за доли секунды. По их утверждениям температура в Космосе такова, что ни одно живое существо без специального снаряжения не в состоянии пробыть в открытом пространстве Вселенной больше секунды. К примеру, об этом достаточно интересно и ярко написано в одном из произведений Артура Кларка: герой, оказавшийся в открытом Космосе, мгновенно погибает из-за сильнейшего мороза и внутреннего давления. Однако, по теоретическим расчетам современных ученых, смерть человека в таких условиях наступает отнюдь не моментально.
Зачастую высказывается предположение о том, что человек, оказавшийся в открытом пространстве космоса, будет разорван изнутри резко повысившимся давлением. Космос — это идеальный вакуум, а в организме человека поддерживается давление приблизительно в одну атмосферу. На первый взгляд может показаться, что такого резонанса вполне достаточно для того, чтобы живое существо мгновенно погибло от «взрыва».
На самом деле, никакого «взрыва» не произойдет — ткани тела характеризуются достаточной прочностью и способны справиться с давлением в одну атмосферу. Вместо ожидаемой реакции происходит совсем другое: лопаются капилляры, которые снабжают кровью кожные покровы, это достаточно неприятное явление, однако вовсе не смертельное.
Еще одна причина, из-за которой человек может очень быстро погибнуть в открытом пространстве Вселенной — сама температура Космоса, которая, по некоторым данным достигает абсолютного нуля по Кельвину (-273,15 °С). Если говорить точнее, так думают люди, ничего не знающие о температурных особенностях межпланетного пространства. Температура в открытом Космосе, как это ни странно звучит - это отсутствие всякой температуры. Космическое пространство, по данным исследователей, не имеет температуры, соответственно, оно никак не может ни нагреть, ни охладить, находящийся в нем живой организм.
Что традиционно подразумевается под таким термином, как «температура»? Во-первых — хаотичное движение атомов или молекул, из которых состоят абсолютно все тела.
м интенсивнее двигаются молекулы, тем, соответственно, выше показатель термометра. Там, где вещества как такового нет, не может идти и речи и о таком понятии, как температура. Космическое пространство — является как раз таким местом, где материи очень мало. Поэтому и говорят, что температура в Космосе - это полное ее отсутствие. Однако тела, которые находятся в межпланетном пространстве, имеют самые разные тепловые показатели, которые зависят от множества всевозможных параметров.
Космическое пространство наполнено излучением источников, имеющих самую разнообразную интенсивность и частоту. И температура в Космосе, с этой точки зрения, понимается как суммарная энергия излучения в определенном месте пространства.
Термометр в открытом космическом пространстве сначала будет показывать ту температуру, которая была характерна для среды, из которой его извлекли, к примеру, из внутреннего пространства космического корабля. Со временем прибор нагреется, причем очень сильно. Ведь в условиях, где имеет место конвективный теплообмен, предметы, лежащие под прямыми солнечными лучами, нагреваются достаточно сильно, так, что к ним невозможно притронуться. В Космосе такой нагрев будет гораздо сильнее, так как вакуум - это идеальный теплоизолятор.
Таким образом, температура в Космосе — понятие относительное, однако в зависимости от того, в какой точке пространства находится тело, оно может нагреваться либо охлаждаться. Вдали от звезд, там, куда практически не проникают тепловые потоки, температура такого тела будет равна приблизительно 2,725 градусам Кельвина, так как реликтовое излучение распространяется во всей известной астрономам части Вселенной, однако при приближении тела к какой-либо звезде она будет постепенно увеличиваться.
Какая температура в космосе за пределами земной атмосферы? А в межзвездном пространстве? А если мы выйдем за пределы нашей галактики, будет ли там холоднее, чем внутри Солнечной системы? И можно ли вообще говорить о температуре применительно к вакууму? Попробуем разобраться.
Что такое тепло
Для начала необходимо понять, чем же в принципе является температура, как образуется тепло и отчего возникает холод. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмотреть строение материи на микроуровне. Все вещества во Вселенной состоят из элементарных частиц - электронов, протонов, фотонов и так далее. Из их сочетания образуются атомы и молекулы.
Микрочастицы не являются неподвижными объектами. Атомы и молекулы постоянно колеблются. А элементарные частицы и вовсе перемещаются со скоростями, близкими к световым. Какая тут связь с температурой? Прямая: энергия движения микрочастиц - это и есть тепло. Чем сильнее колеблются молекулы в куске металла, например, тем горячее он будет.
Что такое холод
Но если тепло - это энергия движения микрочастиц, то какой будет температура в космосе, в вакууме? Конечно, межзвездное пространство не совсем пустое - сквозь него движутся фотоны, несущие свет. Но плотность материи там намного ниже, чем на Земле.
Чем меньше атомы сталкиваются друг с другом, тем слабее греется вещество, которое из них состоит. Если находящийся под большим давлением газ выпустить в разреженное пространство, его температура резко понизится. На этом принципе основана работа всем известного компрессорного холодильника. Таким образом, температура в открытом космосе, где частицы находятся очень далеко друг от друга и не имеют возможности сталкиваться, должна стремиться к абсолютному нулю. Но так ли это на практике?
Как происходит передача тепла
Когда вещество нагревается, его атомы испускают фотоны. Это явление тоже хорошо всем знакомо - накалившийся металлический волосок в электрической лампочке начинает ярко светиться. При этом фотоны переносят тепло. Таким образом энергия переходит от горячего вещества к холодному.
Космическое пространство не только пронизано фотонами, которые испускают бесчисленные звезды и галактики. Вселенная заполнена также так называемым реликтовым излучением, которое образовалось на ранних этапах ее существования. Именно благодаря этому явлению температура в космосе не может опуститься до абсолютного нуля. Даже вдали от звезд и галактик материя будет получать рассеянное по Вселенной тепло от реликтового излучения.
Что такое абсолютный нуль
Никакое вещество нельзя охладить ниже определенной температуры. Ведь остывание - это потеря энергии. В соответствии с законами термодинамики в определенной точке энтропия системы достигнет нуля. В этом состоянии вещество уже не сможет терять энергию. Это и будет предельно возможная низкая температура.
Наиболее яркой иллюстрацией этого явления может служить климат Венеры. Температура на ее поверхности достигает 477 °C. Благодаря атмосфере Венера жарче, чем Меркурий, который находится ближе к Солнцу.
Средняя температура поверхности Меркурия 349,9 °C днем и минус 170,2 °C ночью.
Марс может нагреваться до 35 градусов Цельсия летом на экваторе и охлаждаться до -143 °C зимой в районе полярных шапок.
На Юпитере температура достигает -153 °C.
Но холоднее всего на Плутоне. Температура его поверхности - минус 240 °C. Это лишь на 33 градуса выше абсолютного нуля.
Самое холодное место в космосе
Выше было сказано, что межзвездное пространство прогревается реликтовым излучением, а потому температура в космосе по Цельсию не опускается ниже минус 270 градусов. Но оказывается, могут существовать и более холодные участки.
В 1998 году телескоп Хаббл обнаружил газо-пылевое облако, которое стремительно расширяется. Туманность, названная Бумерангом, образовалась вследствие явления, известного как звездный ветер. Это очень интересный процесс. Суть его состоит в том, что из центральной звезды с огромной скоростью "выдувается" поток материи, которая попадая в разреженное космическое пространство охлаждается вследствие резкого расширения.
По оценкам ученых, температура в туманности Бумеранг составляет всего один градус по шкале Кельвина, или минус 272 °C. Это самая низкая температура в космосе, которую на данный момент удалось зафиксировать астрономам. Туманность Бумеранг находится на расстоянии 5 тысяч световых лет от Земли. Наблюдать ее можно в созвездии Центавра.
Самая низкая температура на Земле
Итак, мы выяснили, какая температура в космосе и какое место самое холодное. Теперь остается узнать, какие самые низкие температуры были получены на Земле. А произошло это в ходе недавних научных экспериментов.
В 2000 году исследователи из Технологического университета в Хельсинки охладили кусок металла родия почти до абсолютного нуля. В ходе эксперимента была получена температура равная 1*10 -10 Кельвина. Это всего на 0,000 000 000 1 градуса выше нижнего предела.
Целью исследований было не только получение сверхнизких температур. Основная задача заключалась в изучении магнетизма ядер атомов родия. Это исследование было весьма успешным и принесло ряд интересных результатов. Эксперимент помог понять, как магнетизм влияет на сверхпроводящие электроны.
Достижение рекордно низких температур состоит из нескольких последовательных этапов охлаждения. Вначале с помощью криостата металл охлаждается до температуры 3*10 -3 Кельвина. На следующих двух этапах используется метод адиабатического ядерного размагничивания. Родий охлаждается до температуры сначала 5*10 -5 Кельвина, а затем достигает рекордно низкой температуры.
