Один из самых интересных вопросов о космосе касается изучения температуры за пределами земной атмосферы. Любопытствующих пользователей интересует также, какова она в межзвездном пространстве и будет ли она холоднее, если двинуться за пределы нашей галактики. С другой стороны, имеет ли смысл вообще вести речь о температуре в отношении вакуума, ведь если это пустота, то сложно представить, что она подвергается температурному воздействию. Давайте разберемся.

Сперва стоит выяснить, чем же, по сути, является температура , как появляется тепло и вследствие чего появляется холод. Для этого необходимо проанализировать строение материи на микроуровнях. Каждое вещество во Вселенной состоит из простейших частиц:

• фотонов;
• протонов;
• электронов и проч.

Из их комбинаций формируются атомы и молекулы. Микрочастицы не представляют собой неподвижные объекты.

Молекулы и атомы постоянно движутся и колеблются. А простейшие частицы, более того, передвигаются со скоростями, которые близки к световым. Так какая здесь связь с температурой? Как ни странно, самая прямая: энергия перемещения микрочастиц и является теплом. Чем интенсивнее колеблются, к примеру, молекулы в кусочке металла, тем теплее он станет.

Если тепло - это сила перемещения микрочастиц, то какой именно окажется температурный показатель в вакууме , в том самом космосе? Разумеется, космическое пространство не совершенно пустое - через него передвигаются фотоны, которые несут свет. Однако, плотность материи в нем в разы ниже, чем у нас, на Земле. Чем мельче атомы, которые сталкиваются друг с другом, тем меньше согревается вещество, которое состоит из них.

Если газ, который находится под большим давлением, отпустить в разреженное пространство, то его температура быстро понизится. На данном принципе основывается работа всем знакомого компрессорного холодильника. Соответственно, температурные показатели в космосе, где частицы располагаются весьма далеко друг от друга и не могут сталкиваться, должны стремиться к полному нулю. Однако, так ли это на самом деле?

Как совершается передача тепла

Когда нагревается вещество , его атомы начинают испускают фотоны. Данное явление также отлично всем знакомо - аналогичный принцип наблюдается в накаляющемся металлическом волоске, когда электролампочка начинает ярко гореть. Одновременно фотоны начинают переносить тепло. Соответственно, энергия начинает перемещаться от горячего вещества к прохладному.

Космическое пространство пронизано не только фотонами, которые излучают многочисленные звезды и галактики. Вселенная исполнена в том числе реликтовым излучением, а оно образовалось на начальных этапах появления ее существования. Именно за счет того, что температура в космическом пространстве не может упасть до безусловного нуля. Даже вдали от галактик и звезд материя не прекратит получать тепло, рассеянное по Вселенной от того самого реликтового излучения.

Абсолютный нуль

Ни одно вещество невозможно остудить ниже минимальной температуры. Поскольку остывание - это просто утрата энергии . В строгом соответствии с законами термодинамики, в обусловленной точке энтропия системы дойдет до нуля. В данном состоянии вещество уже не будет способно дальше терять энергию. Это и станет предельно возможной низкой температурой.

Температура абсолютного нуля составляет минус 273,15 градуса по Цельсию или же ноль по системе Кельвина. На теоретическом уровне такую температуру возможно получить только в замкнутых системах. Однако на практике нигде, ни на Земле, ни в космосе, невозможно создать или сымитировать такую область пространства, на которую не могли бы оказывать влияния никакие внешние силы.

Температура в космосе

Вселенная далеко не однородна. Все ядра звезд разогреты до миллиардов градусов. Однако большая часть пространства, само собой разумеется, серьёзно холодней . Если стоит вопрос о температуре в открытом космосе, то, как это ни странно, она всего лишь на 2,7 градуса выше показателя абсолютного нуля. Соответственно, его показатель будет минус 270,45 по Цельсию.

Эта разница в 2,7 градуса возникает по причине реликтового излучения, уже упоминавшегося. Однако, Вселенная распространяется, разрастается (понятие энтропии), а это говорит о том, что ее температура станет потихоньку снижаться. Чисто умозрительно говоря, спустя триллионы лет, материя и вещества в ней имеют возможность остынуть до самой минимальной отметки.

Но вопрос состоит в том, завершится ли в таком случае расширение Вселенной так называемой «тепловой смертью» , или же она окажется более структурированной или разнородной из-за воздействия сил гравитации, - это и по сей день остается объектом дискуссий. В участках сосредоточения материи теплее, но ненамного.

Скопления пыли и газа, которые встречаются между звездами нашей галактики, обладают температурой в диапазоне 10−20 градусов выше отметки абсолютного нуля, иначе говоря, минус 263−253 градусов Цельсия. И лишь рядом со звездами, в центре которых происходят реакции ядерного синтеза, находится достаточно теплоты для комфортной жизни белковых форм существования.

Околоземная орбита

Теперь коснемся следующих тем, связанных с нашей главной тематикой:

1. Какова температура рядом с нашей планетой?
2. Нужно ли космонавтам, которые отправляются на МКС, припасать теплые вещи?

На околоземной орбите под прямыми солнечными лучами металл накаливается до 150−160 градусов Цельсия. Одновременно с этим в тени предметы остывают до минус 90−100 градусов Цельсия. По этой причине для выхода в открытый космос применяются скафандры:

• с прочной теплоизоляцией, мощными нагревателями;
• с отменно работающей системой охлаждения.

Они защищают тело человека от настолько суровых скачков температур.

Такие же экстремальные условия встречаются на плоскости Луны. На ее солнечной стороне даже жарче, чем в самое жаркое время в Сахаре. Температурная отметка там нередко превышает 120 градусов Цельсия. Однако, на несолнечной стороне она снижается предположительно до минус 170 градусов. Во время посадки на Луну американцы воспользовались скафандрами, которые имели порядка 17 слоев предохранительных материалов. Теплорегуляция обеспечивалась специально предназначенной системой трубочек, в которых циркулировала дистиллированная вода.

Прочие планеты Солнечной системы

На любой планете Солнечной системы климат зависит от наличия или отсутствия атмосферы . Атмосфера - вторая по значению причина после дальности до Солнца. Разумеется, по мере удаления от горячей звезды температура в межпланетном пространстве падает. Однако присутствие атмосферы дает возможность удержать часть тепла за счет парникового эффекта. Особенно яркой иллюстрацией данного явления могут послужить климатические характеристики Венеры.

Температура на поверхности этой планеты поднимается до 477 градусов Цельсия. За счет атмосферы Венера жарче Меркурия, находящегося по расположению ближе к Солнцу.

За счет реликтового излучения межзвездное пространство прогревается, а по этой причине температура в космосе не опускается ниже 270 градусов ниже нуля . Однако, как выясняется, могут быть и более холодные участки.

19 лет назад телескоп Хаббл заметил газопылевое облако, стремительно расширяющееся. Туманность, получившая название Бумеранг, сформировалась вследствие явления, знакомого по названию как «звездный ветер». Это весьма любопытный процесс. Суть его заключается в том, что из центральной звезды с громадной скоростью «выдувается» ток материи, которая, влетая в разреженное пространство космоса, остывает вследствие резкого расширения.

По оценкам научных работников, температура в туманности Бумеранг достигает всего одного градуса по Кельвину, то есть -272 Цельсия. Это наиболее низкая отметка в космическом пространстве, которую на текущий момент удалось зарегистрировать астрономам. Туманность Бумеранг располагается на расстоянии 5000 световых лет от нашей планеты. Отслеживать ее можно в плеяде Центавра.

Мы выяснили информацию насчет самой низкой температурной отметки в космосе - ее величину и точки нахождения. Для полноты раскрытия вопроса остается узнать, какие наиболее низкие температуры были зафиксированы на нашей планете . А произошло это в процессе недавних научных исследований. В 2000 году ученые Технологического университета города Хельсинки остудили металл родия практически до абсолютного нуля. В течение эксперимента они получили температуру равную. 1×10−10 по Кельвину. И эта отметка всего лишь на 1 миллиардную градуса больше нижнего рубежа.

Целью проведенных исследований было не только получение сверхнизких температур. Ключевая задача состояла в изучении магнетизма атомов родия. Данное исследование оказалось крайне эффективным и принесло ряд увлекательных результатов. Эксперимент дал возможность понять, каким образом магнетизм оказывает действие на сверхпроводящие электроны.

Получение рекордно низких температур складывается из нескольких поочередных этапов охлаждения . Сначала с помощью криостата родий остывает до температурной отметки 3×10−3 по Кельвину. На последующих двух ступенях используется метод ядерного адиабатического размагничивания. Металл родия остывает сначала до температуры 5×10−5 по Кельвину, а после этого падает до рекордно низкой температурной отметки.

Видео

Из этого видео вы узнаете, какие бывают температуры в космосе.

Не получили ответ на свой вопрос? Предложите авторам тему.

Человечество относится к космосу, как к чему-то неизведанному и таинственному. Космическое пространство — это пустота, существующая между небесными телами. Атмосферы твердых и газообразных небесных тел ( и планеты) не имеют фиксированного верхнего предела, но постепенно становятся тоньше по мере увеличения расстояния до небесного тела. На определенной высоте это называется началом пространства. Какая температура в космосе, и прочие сведения будут рассказаны в этой статье.

Вконтакте

Общее понятие

В космическом пространстве существует высокий вакуум с низкой плотностью частиц. Воздух в космосе отсутствует. Из чего состоит космос? Это не пустое пространство, оно содержит:

• газы;
• космическую пыль;
• элементарные частицы (нейтрино, космические лучи);
• электрические, магнитные и гравитационные поля;
• также электромагнитные волны (фотоны).

Абсолютный вакуум, или почти полный, делает пространство прозрачным, и позволяет наблюдать чрезвычайно удаленные объекты, такие как другие галактики. Но туман межзвездной материи также может серьезно затруднить представление о них.

Важно! Понятие пространства не следует отождествлять со Вселенной, которая включает в себя все космические объекты, даже звезды и планеты.

Поездки или перевозки в космическом пространстве или через него, называются космическими поездками.

Где начинается космос

Нельзя точно сказать с какой высоты начинается космическое пространство. Международная авиационная федерация определяет край пространства на высоте 100 км над уровнем моря, линия Кармана.

Нужно, чтобы летательный аппарат двигался с первой космической скоростью, тогда будет достигнута подъемная сила. ВВС США определили высоту в 50 миль (около 80 км), как начало пространства.

Обе высоты предложены в качестве пределов верхних слоёв . На международном уровне определения края пространства не существует.

Линия Кармана Венеры расположена примерно в 250 км высоты, Марса — около 80 километров. У небесных тел, которые не имеют, или почти не имеют никакой атмосферы, такие как Меркурий, Луна Земли или астероид, пространство начинается прямо на поверхности тела.

При повторном входе космического аппарата в атмосферу определяют высоту атмосферы для расчета траектории так, чтобы к точке повторного входа ее влияния было минимальным. Как правило, повторно начальный уровень, равен или выше, чем линия Карманы. НАСА использует значение 400000 футов (около 122 км).

Какое давление и температура в космосе

Абсолютный вакуум недостижим даже в космосе. Так как найдётся несколько атомов водорода на определённый объем. При этом, величины космического вакуума недостаточно, чтобы человек лопнул, как воздушный шарик, который перекачали. Не произойдет это той простой причине, что наше тело достаточно прочное, чтобы удержать свою форму, но это его всё равно не спасёт организм от смерти.

И дело тут не в прочности. И даже не в крови, хоть в ней есть примерно 50% воды, она находится в закрытой системе под давлением. Максимум – вскипит слюна, слёзы, и жидкости, что смачивают альвеолы в лёгких. Грубо говоря, человек погибнет от удушья. Даже на относительно малых высотах в атмосфере условия враждебны человеческому телу.

Ученый ведут спор : полный вакуум или нет в космосе, но все-таки склоняются ко мнению, полное значение недостижимо за счет молекул водорода.

Высота, в которой атмосферное давление соответствует давлению паров воды при температуре человеческого тела, н азывается линией Армстронга . Она расположена на высоте около 19.14 км. В 1966 году астронавт испытывал скафандр и был подвержен декомпрессии на высоте 36500 метров. За 14 секунд он отключился, но не взорвался, а выжил.

Максимальные и минимальные значения

Исходная температура в открытом космосе, установленная фоновым излучением Большого Взрыва, составляет 2.73 кельвина (К), что равно -270.45 °C.

Это самая низкая температура в космосе. Само пространство не имеет температуры, а только материя, которая в нем находится, и действующая радиация. Если быть более точным, то абсолютный ноль — это температура в -273.15 °C. Но в рамках такой науки как термодинамика, это невозможно.

Из-за радиации в космосе и держится температура в 2.7 К. Температура вакуума измеряется в единицах кинетической активности газа, как и на Земле. Излучение, заполняющее вакуум, имеет другую температуру, чем кинетическая температура газа, а это означает, что газ и излучение не находятся в термодинамическом равновесии.

Абсолютный ноль — это и есть самая низкая температур а в космосе.

Локально распределенная в пространстве материя может иметь очень высокие температуры . Земная атмосфера на большой высоте достигает температуры около 1400 К. Межгалактический плазменный газ с плотностью менее одного атома водорода на кубический метр может достигать температур нескольких миллионов К. Высокая температура в открытом космосе обусловлена ​скоростью частиц. Однако общий термометр будет показывать температуры вблизи абсолютного ноля, потому что плотность частиц слишком мала, чтобы обеспечить измеримую передачу тепла.

Вся наблюдаемая вселенная заполнена фотонами, которые были созданы во время Большого Взрыва. Он известен как космическое микроволновое фоновое излучение. Имеется большое количество нейтрино, называемое космическим нейтринным фоном. Текущая температура черного тела фонового излучения составляет около 3-4 К. Температура газа в космическом пространстве всегда является по меньшей мере температурой фонового излучения, но может быть намного выше. Например, корона имеет температуры, превышающие 1.2-2.6 миллионов К.

Человеческое тело

С температурой связано другое заблуждение, которое касается тела человека . Как известно, наше тело в среднем состоит на 70% из воды. Теплу, которое она выделяет в вакууме, некуда деться, соответственно, теплообмен в космосе не происходит и человек перегревается.

Но пока он успеет это сделать, то умрёт от декомпрессии. По этой причине, одной из проблем с которой сталкиваются космонавты – это жара. А обшивка корабля, который находится на орбите под открытым солнцем, может сильно нагреваться. Температура в космосе по Цельсию может составить 260 °C на металлической поверхности.

Твердые тела в околоземном или межпланетном пространстве испытывают большое излучающее тепло на стороне, обращенной к солнцу. На солнечной стороне или, когда тела находятся в тени Земли, они испытывают сильный холод, потому что выделяют свою тепловую энергию в космос.

Например, костюм космонавта, совершающего выход в пространство на Международной космической станции, будет иметь температуру около 100 °C на стороне, обращенной к солнцу.

На ночной стороне Земли солнечное излучение затеняется, а слабое инфракрасное излучение земли заставляет скафандр остыть. Его температура в космосе по Цельсию будет составлять примерно до -100 °C.

Теплообмен

Важно! Теплообмен в космосе возможен одним единственным видом – излучением.

Это хитрый процесс и его принцип используется для охлаждения поверхностей аппаратов. Поверхность поглощает лучистую энергию, что падает на неё, и в то же время излучает в пространство энергию, которая равна сумме поглощённой и подводимой изнутри.

Неизвестно точно сказать, каким может быть давление в космосе, но оно очень маленькое.

В большинстве галактик наблюдения показывают, что 90% массы находится в неизвестной форме, называемой тёмной материей, которая взаимодействует с другим веществом через гравитационные, но не электромагнитные силы.

Большая часть массовой энергии в наблюдаемой вселенной, является плохо понимаемой вакуумной энергией пространства, которую астрономы и называют тёмной энергией. Межгалактическое пространство занимает большую часть объема Вселенной, но даже галактики и звёздные системы почти полностью состоят из пустого пространства.

Исследования

Люди начали в течение 20-го века с появлением высотных полетов на воздушном шаре, а затем пилотируемых ракетных запусков.

Земная орбита была впервые достигнута Юрием Гагариным из Советского Союза в 1961 году, а беспилотные космические аппараты с тех пор добрались до всех известных .

Из-за высокой стоимости полёта в космос, пилотируемый космический полет был ограничен низкой земной орбитой и Луной.

Космическое пространство представляет собой сложную среду для изучения человека из-за двойной опасности: вакуума и излучения. Микрогравитация также отрицательно влияет на физиологию человека, которая вызывает, как атрофию мышц, так и потерю костной массы. В дополнение к этим проблемам здравоохранения и окружающей среды, экономическая стоимость помещения объектов, в том числе людей, в космос очень высока.

Насколько холодно в космосе? Может быть температура еще ниже?

Температуры в разных точках вселенной

Вывод

Поскольку свет имеет конечную скорость, ограничиваются размеры непосредственно наблюдаемой вселенной. Это оставляет открытым вопрос о том, является ли Вселенная конечной или бесконечной. Космос продолжает быть загадкой для человека , полной феноменов. На многие вопросы современная наука пока не может дать ответы. Но какая температура в космосе, уже удалось выяснить, а какое давление в пространстве — со временем удастся измерять.

Люди, которые снимают кино, писатели, которые пишут фантастические произведения, своими трудами пытаются простым смертным привести пример. Что как только человек попадает в космическую среду, он сразу же погибает. Это связано с температурой, которая есть в этой среде. А какая температура в космосе?

Кинорежиссеры и фантасты утверждают, что температура в космической среде такая, что ни одно живое создание не способно выдержать ее без специального костюма. Нахождение человека в открытом космосе очень интересно описал Артур Кларк. В его произведении человек, как только попал в открытый космос сразу же погиб из-за жуткого мороза и сильнейшего внутреннего давления. А что говорят по этому поводу ученые?

Для начала, давайте определимся с понятиями. Температура – это движение атомов и молекул. Движутся они без конкретного направления. То есть хаотично. Эту величину имеет абсолютно любое тело.

Она зависит от интенсивности движения молекул и атомов. Если нет вещества, то не может идти речь о данной величине. Именно такое место представляет собой космическая среда.

Здесь очень мало материи. Те тела, которые обитают в межгалактической среде, имеют разные тепловые показатели. Эти показатели зависят от множества других факторов.

Как дела обстоят по-настоящему?

На самом деле в пространстве космоса действительно невероятно холодно. Градусы в этом пространстве представляет собой -454 градусов по цельсию. В открытом космическом пространстве важную роль играет именно температура.

Вообще открытое космическое пространство представляет собой пустоту, там нет совсем ничего. Объект, который попадает в космос и находится там, приобретает такую же температуру, как и в окружающей среде.

Воздуха в этом пространстве не существует. Все тепло, которое здесь присутствует, циркулирует, благодаря инфрокрасным лучам. Тепло, получаемое от этих инфракрасных лучей, потихоньку утрачивается. Что это значит? Что объекту, находящемуся в космосе, в итоге принадлежит температура всего пары градусов по Кельвину.

Однако справедливо будет заметить также то, что данный объект замерзает не в один момент. А именно таким образом это экранизируется в фильмах и описывается в художественной литературе. На самом деле, это медленный процесс.

Для того, чтобы абсолютно замерзнуть понадобится несколько часов. Но дело в том, что такая низкая температура, это не единственная опасность. Есть еще факторы, которые способны повлиять на жизнеспособность. В открытом космическом пространстве находятся и постоянно перемещаются разные объекты.

Так как они перемещаются там уже какое-то время, то их температурный режим тоже очень низкий. Если человек соприкоснется с одним из таких объектов, то он в один момент погибнет от обморожения. Поскольку такой предмет заберет у него все тепло.

Ветер

Несмотря на холод, ветер в космическом пространстве может быть достаточно горячим. Градусы верхней части солнца примерно 9 980 градусов по фаренгейту. Сама по себе планета солнце производит инфрокрасные лучи. Между звездами присутствуют газовые облака. Они тоже имеют довольно высокий температурный режим.

Опасность еще и вот в чем. Температура может быть критического значения. Она может действовать огромным давлением на объекты. Они находятся не только в границах атмосферы и конвекции. Орбита, которая обращается к солнцу, может иметь температуру 248 градусов по фаренгейту.

А теневая ее сторона может иметь температуру -148 градусов по фаренгейту. Получается, что разница в температурных режимах велика. В один момент может быть очень разной. Человеческий организм такую разницу в температурных режимах вынести просто не может.

Температура остальных предметов

Градусы других предметов в космосе зависят от разных факторов. От того, насколько они отражаются, от того, насколько они приближены к солнцу. Имеет значение также их форма, весовая категория. Важно, какой промежуток времени они находятся в этом месте.

Возьмем, к примеру, алюминий гладкого типа. Он обращен к солнцу, находится от солнца на том же расстоянии, что и планета Земля. Он нагревается до 850 градусов по фаренгейту. А вот материал, который окрашен белой краской не может иметь температурный режим больше, чем -40 градусов по фаренгейту. Увеличить эти градусы в данном случае не поможет и его обращенность к солнцу.

Нужно учитывать все эти факторы. Человеку никак нельзя попадать в космическую местность без специального снаряжения.

Космические скафандры специально разработаны. Чтобы иметь медленное вращение, чтобы одна сторона длительное время не была на солнце. А также, чтобы она слишком долго не оставалась в теневой части.

Кипение в этом пространстве

Возможно, вам также интересен вопрос, при каких градусах в космическом царстве начинает закипать жидкость? На самом деле, температурный режим, при котором начинает кипеть жидкости – это величина относительная. Она зависит от других величин.

От таких величин, как давление, которое действует на жидкость. Вот почему вода доходит до кипения гораздо быстрее, на более высокой местности. Все потому, что воздух на такой местности является более жидким. Соответственно за границами атмосферы, где воздух не присутствует, температурный режим, при котором начинается кипение, будет ниже.

В вакууме градусы, при которых начинает закипать вода будет ниже температуры в комнате. Именно по этой причине воздействие космической среды представляет собой опасность. В человеческом организме при этом закипает кровь в венах.

Как раз по этой причине в этой среде довольно редко присутствуют:

• жидкости;
• тела твердого характера;
• газы.

Наука

Температура – одно из фундаментальных понятий в физике, она играет огромную роль в том, что касается земной жизни любых форм . При очень высоких или очень низких температурах различные вещи могут вести себя очень странно. Предлагаем вам узнать о ряде интересных фактов, связанных с температурами.

Какая температура самая высокая?

Самая высокая температура, которую создал человек, составила 4 миллиарда градусов Цельсия. Трудно поверить, что температура вещества может достичь такого невероятного уровня! Эта температура в 250 раз выше температуры ядра Солнца.

Невероятный рекорд был поставлен в Естественной Лаборатории Брукхэвена в Нью-Йорке в ионном коллайдере RHIC , длина которого - около 4 километров.

Ученые заставили столкнуться ионы золота, пытаясь воспроизвести условия Большого взрыва, создав кварк-глюонную плазму. В таком состоянии частицы, которые составляют ядра атомов – протоны и нейтроны, разбиваются, в результате чего получается "суп" из конституэнтных кварков.

Экстремальная температура в Солнечной системе

Температура среды в Солнечной системе отличается от той, к которой мы привыкли на Земле. Наша звезда Солнце невероятно горячая. В ее центре температура составляет около 15 миллионов Кельвинов , а поверхность Солнца имеет температуру всего около 5700 Кельвинов.

Температура в ядре нашей планеты составляет примерно столько же, сколько температура поверхности Солнца. Самая горячая планета Солнечной системы – Юпитер, температура ядра которого в 5 раз выше , чем температура поверхности Солнца.

Самая холодная температура в нашей системе зафиксирована на Луне: в некоторых кратерах в тени температура составляет всего 30 Кельвинов выше абсолютного нуля. Эта температура ниже, чем температура Плутона!

Температура среды обитания человека

Некоторые народы живут в весьма экстремальных условиях и необычных местах, не совсем удобных для жизни. Например, одни их самых холодных населенных пунктов – поселок Оймякон и город Верхноянск в Якутии , Россия. Температура зимой тут в среднем составляет минус 45 градусов Цельсия.

Самый холодный более крупный город тоже находится в Сибири – Якутск с населением около 270 тысяч человек . Температура зимой там составляется также около минус 45 градусов, а вот летом может подниматься до 30 градусов !

Самая высокая среднегодовая температура была замечена в оставленном городе Даллол , Эфиопия. В 1960-х годах тут зафиксировали средний показатель температуры - 34 градуса Цельсия выше нуля. Среди крупных городов самым жарким считается город Бангкок , столица Таиланда, где средняя температура составляет в марте-мае также около 34 градусов.

Самая экстремально высокая температура, где работают люди, замечена в золотых шахтах Mponeng в Южной Африке. Температура на уровне около 3 километров под землей составляет плюс 65 градусов Цельсия . Предпринимаются меры для охлаждения шахт, например, используют лед или изолирующие покрытия для стен, чтобы шахтеры могли работать без перегревания.

Какая температура самая низкая?

В попытках получить самую низкую температуру , ученые столкнулись с рядом важных для науки вещей. Человеку удалось получить самые холодные вещи во Вселенной, которые намного холоднее, чем любая вещь, созданная природой и космосом.

Замораживание допускает понижение температуры до нескольких милиКельвинов. Самая низкая температура, которую удалось достичь в искусственных условиях - 100 пикоКельвинов или 0.0000000001 K . Чтобы добиться такой температуры, необходимо воспользоваться магнитным охлаждением. Также подобных низких температур можно добиться, используя лазеры.

При таких температурах материал ведет себя вовсе не так, как при обычных условиях.

Какая температура в космосе?

Если вы, к примеру, возьмете в открытый космос термометр и оставите его там на некоторое время в месте, далеком от источника радиации, вы можете заметить, что он показывает температуру 2,73 Кельвина или около минус 270 градусов Цельсия . Это самая низкая естественная температура во Вселенной.

В космосе температура держится выше абсолютного нуля за счет радиации, которая осталась после Большого взрыва. Хотя космос очень холодный по нашим меркам, интересно отметить, что одной из важнейших проблем, с которыми сталкиваются космонавты в космосе, является жара .

Голый металл, из которого сделаны объекты, находящиеся на орбите, может нагреваться до 260 градусов Цельсия из-за свободных солнечных лучей. Чтобы понизить температуру кораблей, их нужно обертывать в специальный материал, который может понизить температуру только в 2 раза.

Температура открытого космоса тем не менее постоянно падает . Теории об этом появились уже давно, однако только недавние измерения подтвердили, что Вселенная охлаждается примерно на 1 градус каждые 3 миллиарда лет.

Температура космоса будет приближаться к абсолютному нулю, однако никогда его не достигнет. Температура на Земле не зависит от той температуры, которая сегодня имеется в космосе, и мы знаем, что наша планета последнее время постепенно нагревается.

Что такое теплород?

Тепло – механическое свойство материала. Чем горячее объект, тем больше энергии имеют его частицы во время движения. Атомы веществ в горячем твердом состоянии вибрируют быстрее, чем атомы тех же, но охлажденных веществ.

Будет ли вещество оставаться в жидком или газообразном состоянии зависит от того, до какой температуры его нагреть . Сегодня об этом знает любой школьник, однако до 19-го столетия ученые полагали, что тепло само по себе является субстанцией – невесомым флюидом , названным теплород .

Ученые считали, что этот флюид испарялся из теплого материала, таким образом, охлаждая его. Он может перетекать из горячих объектов в холодные . Многие прогнозы, основанные на этой теории, на самом деле верны. Несмотря на заблуждения по поводу тепла, были сделаны многие действительно правильные выводы и научные открытия . Теория теплорода была окончательно побеждена в конце 19-го века.

Существует ли самая высокая температура?

Абсолютный нуль – температура, ниже которой невозможно опуститься. А какая температура самая высокая из возможных? Наука пока точно ответить на этот вопрос не может.

Самой высокой температурой называют Планковскую температуру . Именно эта температура была во Вселенной в момент Большого взрыва , согласно представлениям современной науки. Эта температура равна 10^32 Кельвинов.

Для сравнения: если вы можете представить, эта температура в миллиарды раз больше самой высокой температуры , полученной искусственно человеком, о которой упоминалось ранее.

Согласно стандартной модели, Планковская температура пока остается самой высокой температурой из возможных . Если существует что-то еще более горячее, то привычные нам законы физики перестанут работать.

Есть предположения, что температура может подняться еще выше этого уровня , но что произойдет в таком случае, наука объяснить не может. В нашей модели реальности что-либо более горячее существовать не сможет. Может быть, реальность станет другой?

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.