Измерение температуры с космоса

Какая температура в космосе?

Всем нам с самого детства известно, что в африканских странах обычно царит жаркая погода, а в Антарктиде — всегда холодно. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, насколько тепло или холодно в открытом космосе? Температура является результатом движения молекул, из которых состоят все материальные объекты — чем быстрее движутся эти крошечные частицы, тем объект горячее. Так как в космосе нет никаких частиц и он считается вакуумным пространством, понятие «температура» к нему совершенно не применимо. Однако, чтобы ответ на интересующий многих людей все-таки существовал, ученые уверяют, что температура космоса — это «абсолютный ноль». Но значит ли это, что космические корабли не нагреваются в космосе до высоких температур и там всегда относительно хорошая погода? Что-то не верится, поэтому давайте разбираться.

В открытом космосе не помогут ни шорты, ни шуба — нужен специальный костюм

Вакуум — это пространство, в котором нет никаких веществ, даже воздуха. С переводе с латинского, слово «vacuus» переводится как как «пустой».

Погода в космосе

Если говорить коротко, то «абсолютный ноль» — это самая низкая температура, которая возможна во Вселенной, холоднее уже некуда. В Цельсиях этот показатель равен -273,15 градусам. При такой температуре атомы, которые являются мельчайшими частицами всех химических элементов, полностью перестают двигаться. В открытом космосе молекулы есть, но их очень мало, так что они практически не взаимодействуют друг с другом. Движения нет, а это явный признак «абсолютного нуля», подробнее о котором написано в этом материале.

Интересный факт: самая холодная температура воздуха на нашей планете была зафиксирована в 1983 году, на территории Антарктиды. Тогда столбики термометров опустились до -89,15 градусов Цельсия

Экстремальные условия космоса

Итак, по словам ученых, в открытом космосе температура равна -273,15 градусам Цельсия. Но это совершенно не значит, что все попадающие в космос объекты мгновенно обретают ту же температуру. Как и на поверхности нашей планеты, космические корабли, спутники и другие объекты могут нагреваться и охлаждаться, причем до экстремальных уровней. Но передача тепла в космосе возможна только одним способом.

Вообще, существует три способа передачи тепла:

• проводимость, которую можно наблюдать при нагревании металлического стержня — если нагреть один конец, со временем горячей станет и противоположная часть;
• конвекция, которую можно наблюдать, когда теплый воздух перемещается из одной комнаты в другую;
• излучение, когда испускаемые космическими объектами элементарные частицы вроде фотонов (частиц света), электронов и протонов объединяются, образуя движущиеся частицы.

Как вы уже догадались, в космосе объекты нагреваются под воздействием активности элементарных частиц — ведь мы уже выяснили, что температура является результатом движений молекул? Фотоны и другие элементарные частицы могут излучаться Солнцем и другими космическими объектами.

Насколько сильно и быстро будут нагреваться или охлаждаться попавшие в космос объекты, напрямую зависит от их местоположения относительно звезд и планет, размеров, формы и так далее. Например, летящий в космосе космический корабль будет буквально раскален со стороны Солнца, а его теневая сторона будет очень холодной. Чем дальше корабль находится от небесного светила — тем сильнее будет разница в степени нагрева.

При строительстве космических кораблей важно учитывать экстремальные изменения температур

Международная космическая станция постоянно находится под воздействием солнечного света. Сторона, которая обращена к Солнцу, нагревается до 260 градусов Цельсия. Теневая сторона, в свою очередь, охлаждена до 100 градусов Цельсия. Экипажу космической станции иногда приходится выходить на поверхность конструкции и подвергаться резким сменам температур. Поэтому их костюмы оснащены системой нагрева и охлаждения, благодаря которой исследователи космоса чувствуют себя относительно комфортно.

О том, какие бывают скафандры, недавно писал мой коллега Артем Сутягин. Оказывается, они бывают не только космическими.

Чем дальше от Солнца расположены космические объекты, тем они холоднее. Например, температура на Плутоне, которая расположена очень далеко, равняется -240 градусам Цельсия. А самое холодное место во Вселенной расположено в туманности Бумеранг — температурный режим в этом регионе равен -272 градусам Цельсия.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

В общем если вы когда-нибудь фантастическим образом окажетесь в открытом космосе, вам понадобится костюм, внутри которого температура будет регулироваться автоматически. Но резкие изменения температуры — не единственная проблема, которая будет вас поджидать. В космическом пространстве человеческое тело терпит много изменений, о которых можно почитать в этом материале.

Источник

Новости Общество

18.03.2020

Новости , Кратко , Популярное

Дезинфекция с воздуха и измерение температуры из космоса: фейки о коронавирусе

В интернете с большим размахом обсуждают ситуацию, сложившуюся из-за вспышки коронавируса нового типа. Граждане интересуются, что предпринимают власти для предотвращения распространения инфекции. На этом фоне в соцсетях появляются сообщения, не имеющие отношения к действительности. В результате люди в панике обрывают телефоны экстренных служб, а чиновники вынуждены опровергать абсурдные слухи.

Так бывшая работница Центра медицины катастроф в Самаре рассказала, что ее коллегам пришлось всю ночь отвечать на звонки обеспокоенных граждан. В соцсетях и мессенджерах прошла информация, отправленная якобы военными. «Сегодня в 23:00 и до 5:00 утра вертолеты будут распылять лекарство для дезинфекции, окна должны быть закрыты, на улице после 23:00 находиться нельзя», – говорилось в сообщении.

Такая же ситуация сложилась в Саратове. С опровержением даже выступил губернатор Валерий Радаев. «Прошу вас, не верьте слухам и не поддавайтесь панике. Всю официальную и достоверную информацию буду публиковать на страницах в соцсетях», – заявил глава региона в Instagram.

Сообщения о распылении дезинфицирующих средств с воздуха поступили и жителям Крыма. В группе «Подслушано Судак» в соцсети «ВКонтакте» пользователь сообщил, что с 8 утра над городом летали самолеты. «Не рассыпают ли они что-то для дезинфекции, но предупредили бы. Или это связано с праздником сегодня?», – написал очевидец. Напомним, в Крыму сегодня отмечают годовщину присоединения к России. Однако все торжественные мероприятия были отменены в связи с угрозой распространения коронавируса.

Панику среди россиян посеяло сообщение, отправленное через мессенджеры в родительские чаты: «В целях безопасности с завтрашнего дня будут проводиться рейдовые мероприятия по школам! Если вдруг ребенок окажется в школе по таким причинам как дополнительные занятия или кружки, то будут наказаны школы. Но если детей обнаружат в магазинах, в автобусах, на улицах, родителей накажут штрафом!». Эта информация также является ложной. Несмотря на карантины в школах, за гуляющих на улицах детей никаких наказаний не предусмотрено.

Примечательно, что подобные фейки о коронавирусе распространяются не только в рунете. Граждане других стран получают подобные сообщения, которые порой доходят до абсурда. Неизвестные шутники сообщили, что с 23:00 до 05:00 со спутника лазером будут замерять температуру населения: «Просьба, по возможности, стоять у открытого окна, лбом по направлению к звездам».

Власти настоятельно рекомендуют получать всю необходимую информацию о коронавирусе из официальных источников на сайте Минздрава РФ, Роспотребнадзора, а также Всемирной организации здравоохранения. За распространение ложных сообщений российским законодательством предусмотрена ответственность. В частности, за фальшивые панические слухи, создающие угрозу беспорядков, причинения вреда жизни и (или) здоровью, граждан наказывают штрафом до 100 тысяч рублей, за повторное или неоднократное распространение – штраф до 300 тысяч рублей.

Москва, Зоя Осколкова

Москва. Другие новости 18.03.20

В Екатеринбурге продолжают продавать билеты на концерты вопреки губернаторскому указу. / Что скупают уральцы в ожидании карантина (ВИДЕО). / Курганский губернатор Шумков выступил с официальным заявлением из-за пандемии коронавируса. Читать дальше

Источник

Спутниковые измерения температуры — Satellite temperature measurements

Спутниковые измерения температур являются выводы о температуре в атмосфере на различных высоты, а также морская и поверхность земли температура , полученная из радиометрических измерений с помощью спутников . Эти измерения можно использовать для определения погодных фронтов , мониторинга Эль-Ниньо и Южного колебания , определения силы тропических циклонов , изучения городских тепловых островов и мониторинга глобального климата. Лесные пожары , вулканы и промышленные горячие точки также можно обнаружить с помощью тепловизионных изображений с метеорологических спутников.

Метеорологические спутники не измеряют температуру напрямую. Они измеряют яркость в различных диапазонах длин волн . С 1978 года приборы микроволнового зондирования (МСЗ) на спутниках, находящихся на полярной орбите Национального управления океанических и атмосферных исследований , измеряют интенсивность восходящего микроволнового излучения атмосферного кислорода , которое связано с температурой широких вертикальных слоев атмосферы. Измерения инфракрасного излучения, относящегося к температуре поверхности моря, собираются с 1967 года.

Наборы спутниковых данных показывают, что за последние четыре десятилетия тропосфера нагрелась, а стратосфера остыла. Обе эти тенденции согласуются с влиянием увеличения концентрации парниковых газов в атмосфере .

СОДЕРЖАНИЕ

Измерения

Спутники не измеряют температуру напрямую. Они измеряют яркость в различных диапазонах длин волн, которые затем должны быть математически инвертированы, чтобы получить косвенные заключения о температуре. Результирующие профили температуры зависят от деталей методов, которые используются для получения температуры от источников излучения. В результате разные группы, проанализировавшие спутниковые данные, создали разные наборы данных о температуре.

Спутниковые временные ряды неоднородны. Он состоит из серии спутников с похожими, но не идентичными датчиками. Датчики также со временем изнашиваются, и необходимы поправки на орбитальный дрейф и затухание. Особенно большие различия между восстановленными рядами температур возникают в те немногие моменты времени, когда существует небольшое временное перекрытие между последовательными спутниками, что затрудняет интеркалибровку.

Инфракрасные измерения

Измерения поверхности

Инфракрасное излучение можно использовать для измерения как температуры поверхности (с использованием длин волн «окна», для которых атмосфера прозрачна), так и температуры атмосферы (с использованием длин волн, для которых атмосфера непрозрачна, или измерения температуры верхней границы облаков в инфракрасные окна).

Спутники, используемые для определения температуры поверхности посредством измерения теплового инфракрасного излучения, обычно требуют безоблачных условий. Некоторые из инструментов включают усовершенствованный радиометр очень высокого разрешения (AVHRR), радиометры со сканированием по треку (AASTR), комплект радиометров для визуализации в видимой инфракрасной области спектра (VIIRS), атмосферный инфракрасный зонд (AIS) и спектрометр с преобразованием Фурье ACE (ACE ‐ FTS). ) на канадском спутнике SCISAT-1 .

Метеорологические спутники доступны для получения информации о температуре поверхности моря (ТПМ) с 1967 года, при этом первые глобальные композитные данные появились в 1970 году. С 1982 года спутники все чаще используются для измерения ТПМ и позволяют более полно рассматривать его пространственные и временные вариации. . Например, изменения в ТПО, наблюдаемые через спутник, использовались для документирования развития Эль-Ниньо-Южного колебания с 1970-х годов.

На суше восстановить температуру по яркости сложнее из-за неоднородностей поверхности. Были проведены исследования эффекта городского теплового острова с помощью спутниковых снимков. Использование современных инфракрасных спутниковых изображений с очень высоким разрешением может быть использовано при отсутствии облачности для обнаружения неоднородностей плотности ( погодных фронтов ), таких как холодные фронты на уровне земли. Используя метод Дворжака , инфракрасные спутниковые изображения можно использовать для определения разницы температур между глазом и температурой верхней границы облаков центральной плотной облачности зрелых тропических циклонов, чтобы оценить их максимальные устойчивые ветры и минимальное центральное давление .

Радиометры со сканирующим треком на борту метеорологических спутников способны обнаруживать лесные пожары, которые проявляются ночью в виде пикселей с температурой выше 308 К (95 ° F). Средне-Resolution Imaging спектрорадиометр на борту спутника Terra может обнаружить тепловые горячие пятна , связанные с лесными пожарами, вулканов и промышленных горячих точках.

Атмосферный инфракрасный зонд на спутнике Аква запущен в 2002 году, использует инфракрасное обнаружение для измерения температуры вблизи поверхности.

Измерения стратосферы

Измерения температуры в стратосфере производятся с помощью приборов Stratospifer Sounding Unit (SSU), которые представляют собой трехканальные инфракрасные (ИК) радиометры. Поскольку при этом измеряется инфракрасное излучение углекислого газа, непрозрачность атмосферы выше, и, следовательно, температура измеряется на большей высоте (в стратосфере), чем при микроволновых измерениях.

С 1979 года блоки зондирования стратосферы (SSU) на действующих спутниках NOAA предоставляют данные о температуре, близкой к глобальной стратосферной температуре над нижними слоями стратосферы. SSU — это спектрометр дальнего инфракрасного диапазона, использующий метод модуляции давления для измерения в трех каналах в полосе поглощения диоксида углерода 15 мкм. Три канала используют одну и ту же частоту, но разное давление в ячейках с углекислым газом, соответствующие весовые функции достигают максимума на 29 км для канала 1, 37 км для канала 2 и 45 км для канала 3.

Процесс определения тенденций на основе измерений SSU оказался особенно сложным из-за дрейфа спутников, взаимной калибровки между разными спутниками с небольшим перекрытием и утечек газа в ячейках давления диоксида углерода прибора. Кроме того, поскольку яркость, измеряемая SSU, обусловлена ​​выбросом углекислого газа, весовые функции перемещаются на более высокие высоты по мере увеличения концентрации углекислого газа в стратосфере. Температуры в средней и верхней стратосфере демонстрируют сильную отрицательную тенденцию, перемежаемую временным вулканическим потеплением после взрывных извержений вулканов Эль-Чичон и горы Пинатубо ; с 1995 года наблюдается незначительный температурный тренд. Наибольшее похолодание произошло в тропической стратосфере, что соответствует усилению Брюера-Добсона. циркуляция при увеличении концентрации парниковых газов.

Нижнее стратосферное похолодание в основном вызвано эффектами истощения озонового слоя с возможным вкладом из-за увеличения стратосферного водяного пара и увеличения парниковых газов. Наблюдалось снижение температуры стратосферы, перемежающееся потеплением, связанным с извержениями вулканов. Теория глобального потепления предполагает, что стратосфера должна охлаждаться, в то время как тропосфера нагревается.

Долгосрочное похолодание в нижних слоях стратосферы происходило двумя ступенями понижения температуры: как после временного потепления, связанного с взрывными вулканическими извержениями Эль-Чичона и горы Пинатубо , такое поведение глобальной стратосферной температуры было приписано глобальным колебаниям концентрации озона в двух лет после извержения вулканов.

С 1996 г. эта тенденция носит слегка положительный характер из-за восстановления озона в сочетании с тенденцией к похолоданию 0,1 тыс. / Десятилетие, что согласуется с прогнозируемым воздействием увеличения выбросов парниковых газов.

В таблице ниже показан тренд стратосферной температуры по измерениям SSU в трех различных диапазонах, где отрицательный тренд указывает на похолодание.

Микроволновые (тропосферные и стратосферные) измерения

Измерения с помощью устройства микроволнового зондирования (МГУ)

С 1979 по 2005 гг. Блоки микроволнового зондирования (MSU), а с 1998 г. — усовершенствованные блоки микроволнового зондирования на полярно-орбитальных метеорологических спутниках NOAA , измеряли интенсивность восходящего микроволнового излучения атмосферного кислорода . Интенсивность пропорциональна температуре широких вертикальных слоев атмосферы . Яркость апвеллинга измеряется на разных частотах; эти разные частотные диапазоны являются выборкой другого взвешенного диапазона атмосферы.

На рисунке 3 (справа) показаны уровни атмосферы, полученные с помощью реконструкций по разным длинам волн из спутниковых измерений, где TLS, TTS и TTT представляют три разные длины волн.

Другие микроволновые измерения

Космический аппарат Aura использует другой метод , микроволновый датчик конечностей , который измеряет микроволновое излучение по горизонтали, а не нацеливается на надир.

Измерения температуры также производятся путем затенения сигналов GPS. Этот метод измеряет преломление радиосигналов от спутников GPS атмосферой Земли, что позволяет измерять вертикальные профили температуры и влажности.

Измерения температуры на других планетах

Планетарные научные миссии также проводят измерения температуры на других планетах и ​​лунах Солнечной системы, используя как инфракрасные методы (типичные для орбитальных и пролетных миссий планет с твердой поверхностью), так и микроволновые методы (чаще используемые для планет с атмосферой). Инфракрасные приборы для измерения температуры, используемые в планетарных миссиях, включают измерения температуры поверхности, сделанные прибором Thermal Emission Spectrometer (TES) на Mars Global Surveyor и прибором Diviner на Lunar Reconnaissance Orbiter ; и измерения температуры атмосферы, выполненные композитным инфракрасным спектрометром на космическом корабле НАСА Кассини .

Среди приборов для измерения температуры атмосферы в микроволновом диапазоне — микроволновый радиометр в миссии Juno к Юпитеру.

Источник