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.
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, 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 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. Чем 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 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 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 распространяется во всей известной астрономам части Вселенной, однако при приближении тела к какой-либо звезде она будет постепенно увеличиваться.
Вопрос, поставленный в заголовке, в принципе является некорректным, ведь космос представляет собой пустоту, то есть пространство, где нет ничего. А температуру «ничего» измерить невозможно. Температура — следствие движения (активности) молекул, из которых состоят все материальные объекты. А нет материи – нет и температуры.
Теоретически ноль, а практически…
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 «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.
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.
з наете ли вы, какой температурой обладает космическое пространство ? На самом деле для человека в нём царит холод – около -270 градусов. Космос – это по большей части незаполненная пустота, поэтому температура в нём имеет большое влияние. Те же объекты, которые находятся в космическом пространстве , приобретают его температуру.
Воздух здесь отсутствует, а передача тепла идёт за счёт инфракрасного излучения. То есть, постепенно тепло теряется. Объект, попадающий в глубины космоса, теряет его не моментально, а постепенно, по нескольку градусов. Чтобы замёрзнуть полностью в открытом космосе человеку потребуется несколько часов, но умереть от замерзания ему вряд ли придётся, так как в вакууме есть множество других явлений, которые убьют вас намного раньше. Курсирующие в космосе объекты обладают очень низкой температурой. Если вы прикоснетесь к ним, сразу же погибнете, так как они заберут всё ваше тепло.
Т ем не менее, ветер в космосе может быть очень горячим. Взять хотя бы Солнце, которое излучает инфракрасные волны высокой температуры. А оно такое не одно, есть большое количество звёздных облаков между звёздами, нагревающихся до нескольких тысяч градусов.
То, что поверхность Солнца обладает высокой температурой, оказывает влияние на жизнь на Земле. Та сторона орбиты нашей планеты, которая повернута к нему, может нагреваться выше 100 градусов, другая сторона орбиты, расположенная в тени, наоборот, имеет температуру около -100 градусов. Для человека оба варианта считаются неприемлемыми. Быстрые перепады температур он выдерживать тоже не в состоянии.
Температура поверхности других тел зависит от множества факторов. Роль играет и масса тела, и её форма, и удаленность от Солнца, и влияние других объектов космоса. К примеру, если отправить по направлению к Солнцу алюминий, находясь от звезды на расстоянии, равном расстоянию, на котором находится от неё наша планета, он приобретет температуру до 850 F. Если же взять непрозрачный элемент и покрыть его краской белого цвета, выше значения -40 F он не нагреется. Именно поэтому выход в открытый космос без использования скафандра чрезвычайно опасен для человека. Что касается инопланетян , быть может, они устроены по-другому, поэтому могут жить в вакууме без дополнительных приспособлений.
Температура кипения жидкости в космосе непостоянна. Она зависит от давления, влияющего на неё. На высокой местности вода кипит быстро, так как газ там жидкий. Так как за атмосферой воздуха нет, температура кипения становится ниже. Поэтому нахождение в вакууме человека так опасно, его кровь может просто закипеть в жилах. Это объясняет то, что в нем встречаются в основном твёрдые тела.
