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
Космический холод
В классической космоопере всё в вакууме мгновенно замерзает — будто жидким азотом полили, хотя на самом деле теплопроводность у вакуума напрочь отсутствует. Вакуум — это, напомним, то самое пространство, которое находится между стенками у термоса и благодаря которому он обладает такими полезными теплоизолирующими свойствами. Иными словами, вакуум — идеальный теплоизолятор [1] , и тело, находящееся в вакууме, может получать и терять тепло только посредством излучения.
Поэтому астрономы не говорят о температуре в космосе — они говорят о температуре абсолютно черного тела (blackbody temperature) на определенном отдалении от звезды. Это такая температура, при котором поглощение солнечных (звёздных) лучей и собственное тепловое излучение тела уравновешивают друг друга и тело принимает некую постоянную температуру. Как понятно по названию, тело берется т. н. абсолютно черное — то есть, поглощающее все падающие на него лучи. Температура реального тела на той же орбите всегда будет ниже, тем ниже, чем выше его альбедо (отражательная способность). Если только тело не оборудовано какой-то шубой, пропускающей солнечное излучение внутрь и не выпускающей тепловое излучение наружу (например, атмосферой с парниковыми газами; в этом случае она будет выше ТАЧТ).
ТАЧТ на орбите Земли — 255 кельвин, то есть именно такую температуру (-18 градусов) примет небольшое, инертное, мертвое тело, вращающееся вокруг Земли. Да, это довольно холодно — но тело уж больно «сферическое в вакууме». Если тело большое, его температура будет неравномерной: солнечная сторона накалится, а темная охладится. Если тело очень большое, то на экваторе температура его поверхности будет сильно выше ТАЧТ, а на полюсах ниже. Если в теле находится всякая машинерия, двигатели и люди, то все это нагревает его изнутри, а отвести тепло иным способом, кроме радиаторов, нельзя: на космическом корабле может быть обалдеть как жарко, если он неграмотно устроен. Близко к звезде ТАЧТ может быть весьма высокой, и любые предметы зажариваются на солнышке до хрустящей корочки.
А вот на тёмных окраинах системы действительно холодно, в некотором смысле. В астрономии выделяется понятие «линия снега», или «линия льда» — это сфера вокруг звезды, ТАЧТ на которой составляет примерно 140 кельвинов (-133 градуса). За этой воображаемой сферой температура любого инертного, мертвого тела не может подняться выше точки возгонки льда в вакууме, поэтому лёд за ней никогда не испаряется и ведет себя, как горная порода. На ней и за ней каменные планеты и луны сменяются газовыми и ледяными. В Солнечной системе линия снега расположена между поясом астероидов и орбитой Юпитера. Тела за линией снега, однако, могут быть теплыми или горячими, если их подогревает нечто иное, кроме солнечного излучения: например, гравитационная деформация, остаточный жар от формирования, распад радиоактивных элементов в ядре. Например, в той же Солнечной системе спутники Юпитера Ио и Европа и спутник Сатурна Энцелад подогреваются приливной деформацией, и на них (а точнее, под их поверхностью) тепло или горячо.
Тем не менее, предрассудок о «космическом холоде» весьма живуч.
Содержание
Не путать [ править ]
Многие путают космический холод с холодом атмосферы и считают, что чем выше, тем холоднее, однако в стратосфере с ростом высоты температура растёт! (А растёт она с −56.5 °C до 0,8 °C.) А вот в мезосфере она вновь с высотой падает (до −80 °C), а в термосфере снова растёт. Самое смешное то, что космонавты летают в именно в термосфере, чья температура во время солнечных вспышек может достигать 2000K, то есть космонавты тогда летают в «пекле», а вовсе не в «космическом холоде», и тем не менее благодаря вакууму они там не зажариваются.
Существование космического холода можно эффектно продемонстрировать, хотя на деле это демонстрация несколько иного явления. Если в открытом космосе выпустить на свободу некоторое количество воды, то она мгновенно вскипит и так же мгновенно брызги превратятся в лёд, причём большая часть воды сразу именно замёрзнет, а не испарится. Да, будет ярко, но это лишь показывает поведение жидкости при нулевом давлении — вода бурно испаряется, и из-за наличия большой теплоты испарения сама себя охлаждает. Вот далее, если звезда близко, то весь лёд испарится, причём минуя жидкое состояние, или же так и останется льдом, если звезда далеко.
Первая собака-космонавт — Лайка (она же Кудрявка) полетевшая на Спутник-2, имела 20-дневный запас воды и еды. Но из-за того, что третья ступень носителя не отошла от спутника, как планировалось, система сброса тепла не работала, и собака погибла в первые же сутки от перегрева [2] 🙁
У станции Салют-7 уже имелась современная эффективная система охлаждения, способная действовать в пассивном режиме и при отсутствии электрического питания, что привело к тому, что когда вырубилось электричество, то температура на станции упала ниже нуля.
Источник
Почему в космосе так холодно?
Большую часть тепла, если не все тепло Вселенной, генерируют звезды. К ним относится и наше Солнце. В недрах Солнца непрерывно происходит ядерный синтез. И температура в его центре может достигать 15 миллионов градусов по Цельсию.
Тепло, которое покидает Солнце и другие звезды, распространяется сквозь космос в виде инфракрасных волн энергии. Их еще называют солнечной радиацией. Эти лучи способны нагревать все частицы, которые встречаются на их пути. Но только частицы. Поэтому пространство, даже то, которое непосредственно примыкает к нашему Солнцу, остается очень холодным. Поэтому, на самом деле, в космосе очень холодно.
Именно поэтому ночью температура поверхности даже ближайшей к Солнцу планеты — Меркурия, опускается примерно до -200 градусов по Цельсию. А температура поверхности Плутона может достигать значения -233 градусов по Цельсию. Но самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная в нашей Солнечной системе, была зафиксирована очень близко к нашей планете. В прошлом году ученые измерили условия в затемненном кратере на Луне. И обнаружили, что температура там падает примерно до -240 градусов.
В космосе очень холодно .
Пустое пространство?
Наша Вселенная огромна. Просто невероятно огромна. Но как насчет вакуума пространства? Какова температура непосредственно в космосе?
Тут все становится сложнее. В близких и далеких галактиках присутствует целая сеть из вещества, состоящая из межзвездной пыли. Она располагается между звездами. И температура этих образований колеблется между 10 и 20 градусами. А некоторые области пространства, которые содержат лишь космическое фоновое излучение, имеют температуру около 2,7 градуса выше абсолютного нуля.
При абсолютном нуле, значение которого составляет -273 градуса по Цельсию, движение, или тепло — не передается между частицами. Даже на квантовом уровне.
В вакууме космоса частицы вещества очень малочисленны. И находятся далеко друг от друга. В среднем, в пространстве между галактиками, содержится всего один атом вещества на один кубический сантиметр. И поэтому частицы не способны передавать друг другу энергию. Тепло в космосе может передаваться только посредством излучения. В процессе испускания или поглощения веществом фотонов.
Чем глубже вы погружаетесь в межзвездное пространство, тем холоднее оно становится.
Щит для землян
Но вернемся из глубин космоса обратно на Землю. Почему же на Земле в целом тепло (за исключением Воркуты)?
Дело в том, что атмосфера Земли отлично справляется с распределением солнечного тепла. Она умеет это делать посредством своей высокой проводимости, конвекции и излучения. Однако и здесь все не так просто. Экстремальные температуры (для белковых тел) встречаются и на Земле. Все зависит от расположения Солнца относительно земной поверхности. И, конечно, воздушных потоков и морских течений. Вот, например, посмотрите на Абхазию и юг Приморского края России. Широта одна и та же. Но климат, особенно зимой, абсолютно разный. В январе в Приморье в районе села Покровка Октябрьского района Приморского края температура утром обычно около 25-30 градусов мороза. Напомню. На этой же широте находятся Гагры. Или, ради интереса, посмотрите широты Магадана и Осло.
Как же космонавты, которые работают в космосе, справляются с этой проблемой? По разному. Скафандры астронавтов эпохи миссии Аполлон имели очень интересные системы отопления. Они включали специальные катушки и литиевые батареи. Современные же скафандры оснащены крошечными микроскопическими шариками из химически активных веществ. Именно они в наши дни помогают защитить космонавтов от жуткого холода пространства. Космические скафандры, разрабатываемые для миссии Артемида, в ходе которой НАСА планирует доставить людей на Луну в 2024 году, оснащены специальной портативной системой жизнеобеспечения. Она поможет будущим исследователям с легкостью регулировать температуру своего тела. Как на Луне, так и за ее пределами.
А что случится, если Вы вдруг окажетесь вакууме без скафандра? Тепло от Вашего тела — а это около 100 Вт в сумме, начнет распространяться в космосе. В электромагнитном диапазоне. И не более того. Вы не превратитесь в глыбу льда. Ваша смерть будет медленной. Но, в конце концов, вы все же замерзнете. Но, скорее всего, сначала задохнетесь.
В конце концов, плавать в космосе без защиты — это вам не шутки.
Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!
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