Температура в пространството от Целзий. Каква е температурата в космоса?

Каква е температурата в пространството извън земната атмосфера? И в междузвездното пространство? И ако отидем отвъд нашата галактика, ще е ли по-студено там, отколкото в Слънчевата система? Възможно ли е дори да се говори за температурата във връзка с вакуума? Нека се опитаме да го разберем.

Какво е топло

Първо трябва да разберете какво, по принцип, е температурата, как се образува топлината и защо е студено. За да отговорим на тези въпроси, е необходимо да разгледаме структурата на материята на микроравнище. Всички вещества във Вселената се състоят от елементарни частици - електрони, протони, фотони и т.н. От тяхната комбинация се образуват атоми и молекули.

Микрочастиците не са фиксирани обекти. Атомите и молекулите постоянно се колебаят. А елементарните частици изобщо се движат със скорости, близки до светлината. Каква е връзката с температурата? Директно: енергията на движение на микрочастиците е топлина. Колкото повече молекули осцилират в парче метал, например, толкова по-горещо ще бъде.

Какво е студено

Но ако топлината е енергията на движението на микрочастиците, тогава каква ще бъде температурата в пространството, във вакуум? Разбира се, междузвездното пространство не е напълно празно - през нея преминават фотони, носещи светлина. Но плътността на материята там е много по-ниска, отколкото на Земята.

По-малките атоми се сблъскват един с друг, толкова по-слаба е нагретата субстанция, която се състои от тях. Ако газ под високо налягане се освободи в разредено пространство, неговата температура ще спадне рязко. Този принцип се основава на работата на добре познатия охладител на компресора. Така температурата в отвореното пространство, където частиците са много далеч един от друг и нямат способността да се сблъскват, трябва да се стреми към абсолютна нула. Но на практика ли е?

Как е преносът на топлина

Когато веществото се нагрява, неговите атоми излъчват фотони. Това явление е добре познато на всички - металните коси с нажежаема жичка в електрическа крушка започват да светят ярко. В този случай фотоните пренасят топлината. Така енергията преминава от горещо към студено.

Космосът не е проникнат само от фотони, които излъчват безброй звезди и галактики. Вселената също е изпълнена с така наречената реликтна радиация, която се е образувала в ранните етапи на своето съществуване. Поради това явление температурата в пространството не може да падне до абсолютна нула. Дори далеч от звездите и галактиките, материята ще получи топлина, разпръсната от Вселената от фоновото излъчване.

Какво е абсолютна нула

Никакво вещество не може да се охлади под определена температура. В крайна сметка, охлаждането е загуба на енергия. Според закони на термодинамиката в определена точка ентропията на системата достига нула. В това състояние веществото вече не може да губи енергия. Това ще бъде най-ниската възможна температура.

Абсолютна нула - Това е минус 273,15 ° C или нула по скалата на Келвин. Теоретично тази температура може да се получи в затворени системи. Но на практика, никъде във Вселената е невъзможно да се създаде пространство от пространство, върху което не биха действали никакви външни сили.

Каква е температурата в пространството

Нашата вселена не е хомогенна. Сърцевините на звездите се загряват до милиони градуса. Но повечето от пространството, разбира се, много по-студено. Ако говорим за това каква е температурата в открито пространство, то то е само 2.7 градуса над абсолютната нула и е минус 270.45 по Целзий.

Тази топлина се дължи на вече споменатото реликтно излъчване. Но Вселената се разширява, което означава, че температурата му постепенно ще намалява. Теоретично, след трилиони години, веществото в него може да се охлади до възможно най-ниското ниво. Но въпросът дали разширяването на Вселената ще завърши с "топлинна смърт", или ще стане по-хетерогенна и структурирана поради действието на силите на гравитацията, остава въпрос на дебат.

В местата на натрупване на материята е по-топло, но не много. Облаците газ и прах, открити между звездите на нашата галактика, имат температура от 10 до 20 градуса над абсолютната нула, т.е. минус 263-253 ° С. И само близо до звездите, в които се осъществяват реакциите на ядрен синтез, може да се намери достатъчно топлина за комфортно съществуване на протеинови форми на живот.

Ниска температура на земната орбита

И каква е температурата в близост до нашата планета? Струва ли си космонавти да отидат на МКС, за да се запасят с топли неща? При околоземна орбита металът под пряка слънчева светлина се затопля до 160 градуса по Целзий. В същото време, в сянка обекти ще се охлади до минус 100 ° C. Ето защо, за космически разходки, космически костюми с надеждна топлоизолация, нагреватели и охлаждаща система защита на човека от толкова сериозна температурна разлика.

Не по-малко екстремни условия на повърхността на луната. На осветената му страна е по-горещо, отколкото в Сахара. Температурата там може да надвишава 120 ° С. Но на тъмната страна тя пада до минус 170 ° C. По време на кацането на Луната американците използваха скафандри, в които имаше 17 слоя защитни материали. Терморегулацията се осигурява от специална система от тръби, в които циркулира вода.

Температури на други планети в Слънчевата система

Климатът е силно повлиян от наличието или отсъствието на атмосферата. Това е вторият най-важен фактор след разстоянието до Слънцето. Ясно е, че с изместването на разстоянието от звездата, температурата в пространството намалява. Но наличието на атмосферата ви позволява да запазите част от топлината парников ефект.

Най-ярката илюстрация на това явление е климатът на Венера. Температурата на нейната повърхност достига 477 ° С. Благодарение на атмосферата, Венера е по-гореща от Меркурий, който е по-близо до Слънцето.

Средната повърхностна температура на живака е 349,9 ° C през деня и минус 170,2 ° C през нощта.

Марс може да загрее до 35 градуса по Целзий през лятото на екватора и да се охлади до -143 ° C през зимата около полярните шапки.

На Юпитер температурата достига -153 ° С.

Но колкото по-далеч от Слънцето, толкова по-студено е. Уран дори не спасява атмосферния слой. Въпреки, че той запазва топлината, не му позволява веднага да отиде в космоса, но температурата там все още пада до минус 224 ° C.

Но най-студеното нещо на Плутон. Температурата на нейната повърхност е минус 240 ° С. Това е само 33 градуса над абсолютната нула.

Най-студеното място в пространството

Над него се казваше, че междузвездното пространство се нагрява от реликтното излъчване и следователно температурата в Целзий не пада под минус 270 градуса. Но се оказва, че може да има по-студени зони.

През 1998 г. телескопът Хъбъл откри облак газ-прах, който бързо се разширява. Мъглявината, наречена Бумеранг, е образувана от феномен, известен като звезден вятър. Това е много интересен процес. Неговата същност се състои в това, че поток от материя се „издухва” от централната звезда с огромна скорост, а когато влезе в разреденото пространство, се охлажда поради рязкото му разширяване.

Учените смятат, че температурата в мъглявината Бумеранг е само една степен по скалата на Келвин, или минус 272 ° С. Това е най-ниската температура в космоса, която астрономите са успели да оправят в момента. Мъглявината Бумеранг е на разстояние 5 хиляди светлинни години от земята. Можете да го гледате в съзвездието Кентавър.

Най-ниската температура на земята

Така открихме каква е температурата в пространството и кое е най-студеното място. Сега остава да разберем какви са най-ниските температури, получени на Земята. И това се случи по време на последните научни експерименти.

През 2000 г. изследователи от Технологичния университет в Хелзинки охлаждаха парче родиев метал до почти абсолютна нула. По време на експеримента се получава температура 1 х ^10-10 Kelvin. Това е само 0,000,000,000 1 градуса над долната граница.

Целта на изследването е не само да се получат ултра-ниски температури. Основната задача беше да се изследва магнетизма на ядрата на атомите на родия. Това проучване беше много успешно и донесе редица интересни резултати. Експериментът помогна да се разбере как магнитното въздействие влияе на свръхпроводящите електрони.

Постигането на рекордно ниски температури се състои от няколко последователни етапа на охлаждане. Първо, използвайки криостат, металът се охлажда до температура 3 х 10 ^-3 келвина. На следващите два етапа се използва методът на адиабатно ядрено размагничаване. Родият се охлажда първо до температура 5 * 10 ^-5 Келвина и след това достига рекордно ниска температура.