Какая температура в открытом космосе

Какая температура в открытом космосе!?

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. Абсолютный нуль – это минус 273,15 °C или ноль по шкале Кельвина. Теоретически такую температуру можно получить в замкнутых системах. Но на практике нигде во Вселенной невозможно создать область пространства, на которую не действовали бы никакие внешние силы.

КАКАЯ ТЕМПЕРАТУРА В КОСМОСЕ!?

Наша Вселенная не однородна. Ядра звезд раскалены до миллионов градусов. Но большая часть пространства, конечно же, значительно холодней. Если говорить о том, какая температура в открытом космосе, то она всего на 2,7 градуса выше значения абсолютного нуля и составляет минус 270,45 по Цельсию.

Это тепло возникает за счет уже упоминавшегося реликтового излучения. Но Вселенная расширяется, а это означает, что ее температура будет постепенно снижаться. Теоретически через триллионы лет вещество в ней может охладиться до минимально возможной отметки. Но вопрос о том, закончится ли расширение Вселенной “тепловой смертью”, либо же она станет более разнородной и структурированной из-за действия сил гравитации, остается предметом дискуссий.

В местах скопления материи теплее, но ненамного. Облака газа и пыли, встречающиеся между звездами нашей галактики, имеют температуру от 10 до 20 градусов выше абсолютного нуля, то есть минус 263-253 °C. И только вблизи звезд, внутри которых протекают реакции ядерного синтеза, можно найти достаточно тепла для комфортного существования белковых форм жизни.

ТЕМПЕРАТУРА НА ОКОЛОЗЕМНОЙ ОРБИТЕ.

А какова температура вблизи нашей планеты? Стоит ли космонавтам, отправляющимся на МКС, запасаться теплыми вещами? На околоземной орбите металл под прямыми лучами солнца прогревается до 160 градусов Цельсия. В то же время в тени предметы будут остывать до минус 100 °C. Поэтому для выхода в открытый космос используются скафандры с надежной теплоизоляцией, нагревателями и системой охлаждения, защищающие человека от столь серьезного перепада температур.

Не менее экстремальные условия на поверхности Луны. На ее освещенной стороне жарче, чем в Сахаре. Температура там может превысить 120 °C. Но на темной стороне она падает приблизительно до минус 170 °С. Во время высадки на Луну американцы использовали скафандры, в которых было 17 слоев защитных материалов. Терморегуляция обеспечивалась специальной системой трубочек, в которых циркулировала вода.

ТЕМПЕРАТУРА НА ДРУГИХ ПЛАНЕТАХ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ.

На климат большое влияние оказывает наличие либо отсутствие атмосферы. Это второй по значению фактор после расстояния до Солнца. Понятно, что по мере удаления от светила температура в космосе падает. Но наличие атмосферы позволяет удержать часть тепла благодаря парниковому эффекту. 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 чем дальше от Солнца, тем холоднее. Уран уже не спасает даже атмосферный слой. Он хоть и задерживает тепло, не давая ему сразу уходить в открытый космос, но температура там все равно падает до минус 224 °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.

Какую температуру покажет термометр, если его разместить в космосе?

Почему-то многих людей очень волнует вопрос, вынесенный в заголовок. Судя по всему, эти люди не очень хорошо помнят курс школьной физики. Давайте вспоминать вместе.

Любое тепло – это кинетическая энергия молекул. Чем выше кинетическая энергия, тем выше температура. При соударении молекул кинетическая энергия передается – так осуществляется распространение температуры на весь объем тела. Это называется теплообменом.

В космосе молекул очень мало. Космос, конечно, не абсолютный вакуум, но межзвездное вещество имеет настолько разреженный характер, что количество молекул ничтожно мало. И поэтому тепло переносить нечем. На этом принципе работает обычный термос. В его колбе выкачен весь воздух, и тепло из внутренности колбы не может передаться наружу, так как нет молекул воздуха – «транспорта» для переноса.

Поэтому, если мы поместим термометр в космос, он нам покажет… температуру, которая была на нем до этого. Кстати, просто о температуре космоса говорить несколько некорректно – можно рассуждать только о температуре какого-либо тела, будь оно в твердом, жидком или газообразном состоянии. А абсолютный вакуум температуру иметь не может.

Следует заметить, что температура в космосе может распространяться не только теплообменом, а также посредством теплового излучения – когда при соударениях атомов и молекул происходит их возбуждение с испусканием электромагнитных волн. Поэтому наш термометр в космосе потихоньку, но всё же начнет отдавать своё тепло посредством излучения.

Если мы находимся вдали от звёзд, способных своим излучением нагреть термометр, то температура в нем с течением времени снизится практически до абсолютного нуля: до -270 градусов Цельсия. Эту температуру обеспечивает реликтовое излучение, находящееся в космосе со времен Большого взрыва (как известно, абсолютный ноль, составляющий -273 градуса, существовать в природе не может).

Если же мы поместим термометр недалеко от МКС, то Солнце своим излучением нагреет его примерно до +150 градусов. В тени термометр покажет около -150 градусов. Как еще один пример рассмотрим Меркурий – самую близкую к Солнцу планету. На солнечной стороне температура достигает +350 градусов, а на теневой стороне -170 градусов.

Вообще, почему-то принято считать, что на орбите царит адский холод. Но для космических аппаратов наибольший враг – это жара. Работающие на аппаратах и зондах системы выделяют тепло, которое само по себе в космос отводится крайне плохо по изложенным выше причинам. Приходится выдумывать специальные системы для отвода тепла. По этой же причине космические аппараты завертывают в экранно-вакуумную теплоизоляцию – специальный полимер с металлическим напылением, напоминающий золотую фольгу. ЭВТИ предохраняет аппарат от нагревания солнечными лучами, эффективно отражая инфракрасное излучение.

Какая температура в космосе?

Теоретически ноль, а практически…

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

Положение Солнца влияет и на климат Земли. Планета вращается вокруг Солнца, и наклон земной оси изменяется по отношению к плоскости эклиптики, 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.

Источники:

http://pikabu.ru/story/kakaya_temperatura_v_otkryitom_kosmose_5582486

http://zen.yandex.ru/media/id/5a0d56ea830905093eb7fd64/5c90e5a893a05800b39d51f1

http://www.techcult.ru/space/2335-kakaya-temperatura-v-kosmose