Если Солнце горячее, то почему в космосе холодно?
Все объекты Солнечной системы получают тепло и свет от единого источника – Солнца. Это гигантская раскаленная сфера, благодаря которой на Земле смогла возникнуть и развиться жизнь. Но если Солнце настолько горячее, то почему в космическом пространстве холодно?
Давайте сравним температурные показатели. Что значит раскаленность Солнца в цифрах? Ну, если вы окажитесь в ядре, то температура поднимется до 14 млн. К! Поверхность кажется более прохладной, но это все равно огромная цифра в 6000 К.
А вот космическое пространство достигает по нагреву 0 К или -273.15°C (без учета реликтового излучения). Почему так происходит? Почему космос не прогревается?
Тепло распространяется через космос в виде излучения. Это инфракрасная волна энергии, перемещающаяся от более раскаленных объектов к холодным. Волны излучения пробуждают молекулы, с которыми контактируют, заставляя их нагреваться.
Космическое пространство достигает по нагреву 0 К или -273.15°C
Именно по такой схеме тепло распространяется от звезды к Земле. Но есть один момент: излучение нагревает лишь молекулы и вещества, расположенные на пути, а все остальное остается холодным.
На Земле воздух остается теплым даже в тени и в ночное время, потому что тепло распространяется тремя способами: проводимость, конвекция и излучение. Когда звездные лучи накаляют молекулы в земной атмосфере, то те передают дополнительную энергию остальным молекулам. Возникает цепная реакция, которая нагревает те области, что остались за пределами солнечного луча.
Но космическое пространство представляет собою вакуум (почти пустое). Молекулы газа слишком маленькие и отдалены на большие дистанции, чтобы постоянно сталкиваться и обмениваться теплом. Так что даже при солнечном нагреве проводимость не срабатывает. То же самое касается и конвекции, которая работает при силе тяжести и неэффективна в невесомости.
Космический зонд Паркер отправился изучать солнечную атмосферу
Об этой особенности приходится задумываться инженерам, проектирующим космические корабли, которые совершают дальние космические путешествия или приближаются к Солнцу. Интересным примером кажется зонд Паркер, который отправили изучать солнечную атмосферу.
То есть, этот космический корабль постепенно приближается к самому аду Солнечной системы, но он все еще цел! Все дело в защитном тепловом экране, который гарантирует, чтобы солнечные лучи не попали на поверхность зонда. И выходит, что ему приходится с одной стороны выдерживать невероятный нагрев и параллельно с этим находиться в холодном космическом пространстве.
Приходится придумывать различные системы, которые позволяют кораблю оставаться достаточно холодным и избегать короткого замыкания, но при этом не перегреваться и не плавиться от солнечного нагрева.
Источник
Ледяное Солнце. Из чего же состоит наше светило
Ну чем не планета?
Солнце тоже когда-то было планетой и по мере своего развития оно начало излучать свет. Говорят, что теория о том, что сначала идет звезда, а потом превращается в белого карлика ошибочна и на самом деле последовательность выглядит следующим образом.
Сначала есть планета, которая светит только отраженным от звезд светом, потом она начинает излучать свой слабый свет и становится белым карликом, а потом по мере роста яркости своего излучения и увеличения, превращается в звезду.
А, теперь обратимся к очень интересной новости за 2006 год.
Анализ обстоятельств сверхмощной вспышки на Солнце, произошедшей 5 декабря 2006 года, принес большие неожиданности.
Исследовательская группа NASA под руководством доктора Ричарда Мевальда (Richard Mewaldt) из Калифорнийского технологического института проанализировала обстоятельства одной из самых мощных за последние 30 лет вспышки на Солнце, произошедшей 5 декабря 2006 года. Её мощность была оценена как Х9.
Незадолго до вспышки, 25 октября 2006 года, NASA вывело в космос группировку из двух идентичных аппаратов STEREO. Установленная на них аппаратура позволила существенно детальнее изучить процессы, связанные с выбросами вещества при вспышках.
Оказалось, что они очень плохо согласуются с текущей теорией Солнца.
Час спустя после вспышки 25 октября 2006 года аппаратура одного из спутников зафиксировала поток выброшенного вещества. Оказалось, что он состоял исключительно из неионизированных (а значит, холодных) атомов водорода – в нем не было даже гелия. Продолжительность выброса составила около 90 минут.
Выброс был зарегистрирован только одним аппаратом, что говорит о его узконаправленности.
Затем наступила пауза, длившаяся 30 минут.
И только после этого аппарат зарегистрировал то, что, собственно говоря, и ожидали увидеть учёные – поток ионизованной плазмы водорода, гелия, кислорода, железа.
Динамика частиц по данным группировки STEREO 5 декабря 2008 года. По оси абсцисс — время суток (в часах). По оси ординат — условное угловое распределение потока частиц в плоскости эклиптики (от минус 180 до 180 градусов). Виден компактный (во времени и в пространстве) выброс атомов водорода, вслед за которым последовал распределённый в пространстве выброс ионизованной плазмы различных элементов. Причины узконаправленности потока в настоящее время неясны. Изображение NASA
Вероятно, узконаправленные выбросы холодного вещества в атомарном состоянии всегда предваряют выбросы плазмы после вспышек на Солнце, по крайней мере мощных – прежде же они попросту не были известны из-за малой вероятности их регистрации.
Феномен выброса холодных атомов, предваряющего собственно поток плазмы, плохо согласуется с текущими моделями Солнца и требует объяснения.
Проще всего было бы предположить, что на Солнце имеется водород в атомарном состоянии. Однако такая гипотеза потребует слишком коренного пересмотра текущей теории «горячего Солнца», а вместе с ним – и природы процессов выделения им энергии.
Группа доктора Мевальда предположила, что в данном случае холодные атомы водорода образовались из плазмы при рекомбинации протонов и электронов. Двухчасовая же задержка в приходе ионизированной плазмы вызвана её сложным движением в магнитном поле светила. В это же время уже рекомбинировавшие атомы водорода двигались по более короткой траектории, что обусловило временную задержку между двумя потоками вещества.
Насколько такая гипотеза правдоподобна, судить трудно. Она, в частности, вряд ли способна объяснить формирование столь узкого потока атомов, и полное отсутствие в первичном выбросе более тяжёлых атомов.
Неожиданно выявленный факт способен помочь понять природу процессов, происходящих на Солнце и обуславливающих выделение энергии – она пока что далека от объяснения. Тем не менее, это задача исключительной важности – энергия Солнца обеспечивает существование биосферы Земли.
КОНЦЕПЦИЯ ХОЛОДНОГО СОЛНЦА
Основное внимание данной статьи направлено на то, что такое Солнце и какие процессы протекают внутри него. С философской точки зрения в познании природы существуют два направления. Первое направление тяготеет к теоретическим доказательствам с помощью формул и алгоритмов, а затем эксперимент. Другое направление тяготеет к приобретению знаний эзотерическим путм в состоянии медитации, которые не добывают, а получают извне.
Например, этой концепции придерживался Макс Гендель, который полученные им знания в состоянии «озарения» изложил в работе «Космологическая теория розенкрейцеров», где он утверждает, что Солнце и его система были созданы искусственно и поэтапно. Сначала Солнце, а потом все планеты. Вс это создавалось специально как некий инкубатор под человечество. Мы, в основном, будем придерживаться первого направления.
Всем нам известно, что органический и неорганический мир нашей планеты обязан той энергии, которую получает он от Солнца. Поэтому человечество всегда интересовали вопросы, откуда бертся энергия Солнца, за счт каких источников она вырабатывается и на сколько е хватит. В работе[2] изложено ряд гипотез по внутрисолнечным процессам. Одна из последних — это протекание термоядерных водородно-гелиевых реакций. Эту гипотезу прописывает Г.Бете, которую он выдвинул в 1947 году и которая получила название «протоно-протонной реакции». В результате этой реакции из четырх ядер водорода образуется одно ядро гелия, а также такие элементарные частицы как позитрон, нейтрино и квант энергии. При этом на одно ядро гелия выделяется около 26 мэв энергии.
По современным представлениям реакции протекают внутри Солнца в шаровом объме с радиусом 0,3R, где R — радиус Солнца. В этом объме температура достигает 14 млн град. К. Затем в объме с радиусом от 0,3R до 0,8R перенос энергии идт путм «переизлучения». В объме от 0,8R до R происходит «конвективный» теплообмен, который заканчивается «фотосферой» с е толщиной 300-400 км. Поверхностная температура «фотосферы» составляет примерно 5000-6000 град. К. Затем на расстоянии 12-15 тыс. км с толщиной около 600 км расположена «хромосфера», где температура в нижнем слое около 5000 град. К, а в верхних слоях она возрастает до 150000-200000 град. К. Далее идт солнечная «корона», внутренняя область которой удалена на расстоянии одного радиуса Солнца. Температура в «короне» достигает до 1 млн. град. К. Однако, по внутрисолнечным процессам появился ряд противоречивых данных.
Первое. Наблюдения за поверхностью Солнца показали, что его вращение вокруг собственной оси совершается ни как тврдое тело, а как «слоный» пирог. Измерения показали, что скорость вращения слов на широтах 5-6 град. составляет 25,5 суток; на широтах 15 град. — 26,5 суток; на широтах 30 град. — 31 сутки; на широтах 60 град. — 35 суток, которая и остатся на этом уровне до 90 град. По законам газовой динамики, такие изменения в скоростях вращения порождают вихреобразовательные течения, которые зарегистрированы по поверхности «фотосферы» в виде «супергранул» и «гранул», которые имеют вид пчелиных сот или кипящего риса с размером 100-300 км. Замеры магнитных полей на солнечной поверхности показали, что в центральной части «гранул» напряжнность составляет около 1 Гс, а на перифериях «гранул» до 20 Гс. В годы активного Солнца появляются «тмные пятна», напряжнность магнитных полей возрастает до 20-30 тыс. Гс и снижается температура до 4500-4800 град. К. Такие резкие изменения связаны с упорядочением течений газовой среды и, как следствие, частичного превращения тепловой энергетики в энергию магнитного поля. При термоядерных реакциях внутри Солнца протекание таких процессов маловероятно.
Вторым противоречивым обстоятельством является открытие, которое было сделано сотрудниками Крымской астрофизической обсерватории в 1974-75 г.г. Там было зарегистрировано то, что солнечный «шар» как бы «дышит», т.е. совершает пульсирующие колебания по радиусу с периодом 160 минут и амплитудой 10 км без изменения температуры поверхностного слоя. Здесь следует отметить, что колебания с периодом 9600 секунд (160 мин.) были зафиксированы в работе [3]. Опыты проводились в земных условиях, а эти колебания, присущие торсионным полям и генерируются Солнцем при его вращении.
Третье. Это «дефицит» нейтрино. Сущность его заключается в следующем. В «протоно-протонных реакциях» внутри Солнца должен формироваться сильный поток нейтрино до ста миллиардов на 1 см2, который должен устремиться к Земле. В 1946 году Б.Пантекорво предложил нейтринную «ловушку». Вкратце она представляет из себя следующее. Солнечное нейтрино, которое поступает на Землю, должно провзаимодействовать с изотопом хлор-37, в результате чего должны получиться изотоп аргон-37 и электрон. За решение этой задачи взялся американский физик-экспериментатор Р.Дэвис. Он взял мкость (400 м3) и заполнил е четырххлористым углеродом, который содержит хлор-37. Эту мкость он разместил в старой шахте на глубине 1,5 км под Землй. В результате этого эксперимента Р.Дэвису удалось зарегистрировать даже минимальное количество солнечных нейтрино. В связи с этим гипотеза о термоядерных реакциях внутри Солнца подверглась большому сомнению. Имеются и другие противоречивые данные, которые можно найти в специальной литературе. В связи с вышеперечисленными противоречиями возникла концепция «холодного» Солнца. Доказательство будет вестись от обратного. Полагаем, что температура ядра Солнца состоит из «гелиевого» ядра с температурой Т0, так и в обратном DS0 связан с такими фазовыми переходами: тврдое-жидкое-газообразное и плазменное состояния. Где имеют место турбулентная вязкость, соударение частиц, диссоциация и ионизация; что ведт к росту температуры. Убыль энтропии DS
ЗХЖ по материалам из свободно распространяемых источников
Источник
Почему в космосе холодно, если Солнце горячее
Солнце находится на расстоянии около 150 миллионов километров от Земли, но мы можем чувствовать его тепло каждый день. Удивительно, как горящий объект издалека может излучать тепло на таком большом расстоянии.
Мы не говорим о температурах, которые едва регистрируют его присутствие. В 2019 году температура в Кувейте достигла 63 ° C под прямыми солнечными лучами. Если вы будете стоять при таких температурах в течение длительного периода, вы рискуете умереть от теплового удара.
Но больше всего озадачивает то, что космическое пространство остается холодным. Итак, почему пространство такое холодное, если Солнце такое жаркое?
Чтобы понять это удивительное явление, важно сначала распознать разницу между двумя терминами, которые часто используются взаимозаменяемо: тепло и температура.
Роль тепла и температуры
Проще говоря, тепло — это энергия, хранящаяся внутри объекта, в то время как тепло или холодность этого объекта измеряется температурой. Таким образом, когда тепло передается объекту, его температура повышается. И происходит снижение значения температуры, когда тепло извлекается из объекта.
Эта передача тепла может происходить через три режима: проводимость, конвекция и излучение.
Теплопередача через проводимость происходит в твердых телах. Когда твердые частицы нагреваются, они начинают вибрировать и сталкиваться друг с другом, передавая тепло при этом от более горячих частиц к более холодным.
Теплопередача через конвекцию — явление, наблюдаемое в жидкостях и газах. Этот режим теплопередачи также происходит на поверхности между твердыми телами и жидкостями.
Когда жидкость нагревается, молекулы поднимаются вверх и переносят тепловую энергию вместе с ними. Комнатный обогреватель — лучший пример, демонстрирующий конвективный теплообмен.
Когда обогреватель нагревает окружающий воздух, температура воздуха будет повышаться, и воздух поднимется до верха комнаты. Присутствующий сверху холодный воздух вынужден двигаться вниз и нагреваться, создавая конвекционный ток.
Передача тепла посредством излучения — это процесс, при котором объект выделяет тепло в форме света. Все материалы излучают некоторое количество тепловой энергии в зависимости от их температуры.
При комнатной температуре все объекты, включая нас, людей, излучают тепло в виде инфракрасных волн. Из-за излучения тепловизионные камеры могут обнаруживать объекты даже ночью.
Чем горячее объект, тем больше он будет излучать. Солнце является отличным примером теплового излучения, которое переносит тепло через солнечную систему.
Теперь, когда вы знаете разницу между теплом и температурой, мы очень близки к тому, чтобы ответить на вопрос, поставленный в заголовке этой статьи.
Теперь мы знаем, что температура может влиять только на материю. Однако в космосе недостаточно частиц, и это почти полный вакуум и бесконечное пространство.
Это означает, что передача тепла неэффективна. Невозможно передать тепло посредством проводимости или конвекции.
Излучение остается единственной возможностью.
Когда солнечное тепло в форме излучения падает на объект, атомы, составляющие объект, начинают поглощать энергию. Эта энергия начинает двигаться атомы вибрировать и заставлять их производить в процессе тепло.
Однако с этим явлением происходит нечто интересное. Поскольку нет возможности проводить тепло, температура объектов в пространстве будет оставаться неизменной в течение длительного времени.
Горячие предметы остаются горячими, а холодные остаются холодными.
Но когда солнечные лучи попадают в земную атмосферу, появляется много материи для возбуждения. Следовательно, мы чувствуем излучение солнца как тепло.
Это естественно вызывает вопрос: Что произойдет, если мы поместим что-то вне атмосферы Земли?
Космическое пространство может с легкостью заморозить или сжечь вас
Когда объект находится за пределами земной атмосферы и при прямом солнечном свете, она будет нагрета до около 120°C. Объекты вокруг Земли, и в космическом пространстве, которые не получают прямых солнечных лучей находятся в пределах 10°C.
Температура 10°C обусловлена нагревом некоторых молекул, покидающих земную атмосферу. Однако, если мы измерим температуру пустого пространства между небесными телами в космосе, это будет всего на 3 Кельвина выше абсолютного нуля.
Итак, главный вывод здесь заключается в том, что температуру Солнца можно почувствовать только в том случае, если есть материя, чтобы поглотить ее, в космосе почти нет материи, отсюда и холод.
Две стороны солнечного тепла
Мы знаем, что в затененных областях холодно. Лучшим примером является ночное время, когда температура снижается, так как в этой части Земли нет излучения.
Однако в космосе все немного по-другому. Да, объекты, которые скрыты от солнечного излучения, будут холоднее, чем пятна, которые получают солнечный свет, но разница довольно существенная.
Объект в космосе столкнется с двумя экстремальными температурами с двух сторон.
Давайте возьмем для примера Луну. Области, которые получают солнечный свет, нагреваются до 127°C, а темная сторона Луны будет при температуре замерзания -173°C.
Но почему земля не имеет таких же эффектов? Благодаря нашей атмосфере инфракрасные волны от солнца отражаются, и те, которые входят в атмосферу Земли, равномерно распределены.
Вот почему мы чувствуем постепенное изменение температуры, а не крайнюю жару или холод.
Другим примером, показывающим полярность температуры в космосе, является влияние солнца на солнечный зонд Parker. Солнечный зонд Parker — это программа НАСА, где зонд был отправлен в космос для изучения Солнца.
Солнечный зонд «Паркер»
В апреле 2019 года зонд находился всего в 15 миллионах миль от Солнца. Чтобы защитить себя, он использовал теплозащитный экран.
Температура теплового экрана, когда он был бомбардирован солнечным излучением, составляла 121°C, в то время как остальная часть зонда имела -150°C.
Космос — это лучший термос
Когда нагревать нечего, температура системы остается прежней. Это относится и к космосу. Солнечное излучение может проходить через него, но нет молекул или атомов, чтобы поглотить это тепло.
Даже когда скала нагревается выше 100°C излучением Солнца, пространство вокруг нее не будет поглощать никакой температуры по той же причине. Когда нет материи, передача температуры не происходит.
Следовательно, даже когда солнце излучает, пространство остается холодным как лед!
Источник