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
Какая температура в космосе?
Температура окружающей среды в любой точке открытого космоса зависит от множества факторов. Проще отследить изменения температуры по мере удаления от земной поверхности. Происходит это при смене этапов газовой оболочки Земли.
Строение атмосферы Земли и изменение температурного режима
Говоря о температуре на орбите земли, отметим, что ее окружает атмосфера, состоящая из нескольких отличных по составу слоев:
- Нижний слой – тропосфера (примерно до 10 км над Землей), в которой t постепенно снижается — примерно на 0,65º каждые 100 м.
- Следующий слой – промежуточный, в котором t остается примерно на одном уровне, перестает снижаться.
- Стратосфера располагается на расстоянии 11-50 км от земной поверхности. На расстоянии 11-25 от Земли км воздух остывает до –56,5ºС, а затем, за пределами 25 км, начинает нагреваться, и достигает примерно 0ºС. В слое от 40 до 55 км температурный режим не меняется – этакий промежуточный слой.
- В мезосфере, простирающейся от 50 до 80-90 км от Земли, t начинает понижаться – на 0,25-0,5º на 100 м.
- Примерно на линии 100 км от Земли находится Линия Кармана, условно ее принято считать переходом от атмосферы к космосу. Температура – примерно –90ºС.
- Термосфера простирается до 800 км над Землей. До высоты в 200-300 км температура в открытом космосе по Цельсию растет и достигает 1230º.
- Далее простирается экзосфера, характеризующаяся сильной разреженностью газа – так называемая сфера рассеяния.
Какая температура в открытом космосе
А какая температура в космосе (по Цельсию) за границами атмосферы Земли? Там, где космический вакуум?
Чтобы понять суть происходящих процессов – повышения или понижения температуры в отдельных точках космоса, следует обратиться к вопросу о строении. Любая материя – это скопление элементарных частиц (электронов, фотонов протонов, прочих), которые в определенных комбинациях образуют атомы и молекулы. Все микрочастицы находятся в постоянном движении. И, если сказать просто, тепло – это энергия, выделяемая при движении. Чем интенсивнее движение микрочастиц, тем выше температура тела, состоящего из них.
А космический вакуум – это, конечно, пустое пространство, но все-таки кое-какие частицы там все же передвигаются (к примеру, фотоны, несущие свет). Безусловно, плотность микрочастиц в вакууме неизмеримо ниже, чем на Земле, но движение все-таки есть. Кроме того, что космические тела испускают фотоны, несущие тепло, в космосе присутствует реликтовое излучение (образованное на ранних этапах существования Вселенной). На то, какая температура в открытом космосе, влияют планеты и их спутники, метеориты и кометы, астероиды и туманности, космическая пыль и мусор. Все эти факторы вносят свои коррективы в общую обстановку.
Вследствие чего, температура в космосе по факту не равна абсолютному нулю – предельно низкой температуре (–273º по Цельсию, 0º по Кельвину), а в среднем на 2,7º выше. Поэтому на вопрос – сколько градусов в космосе – ответ таков: по Цельсию – минус 270,425º, по Кельвину – плюс 2,725º, по Фаренгейту – минус 454,8º.
Самая низкая температура в космосе зафиксирована учеными в туманности, названной «Бумеранг». Ее обнаружил в 1998 телескоп Хаббл. Наблюдать эту туманность удается в созвездии Центавра. Туманность образовалась в результате уникального явления – звездного ветра. Это значит, что поток материи таким ветром был очень быстро вынесен с центральной звезды во Вселенную, где под влиянием резкого расширения охладился. Ученые смогли просчитать – сколько градусов в космосе по Цельсию в районе туманности Бумеранг, оказалось – минус 272º. Это зафиксированный факт – самое холодное место в космосе.
Так как Вселенная не отличается однородностью, то температурные показатели в разных ее точках несколько отличаются. В большей части пространства температура космоса по Цельсию колеблется в пределах минус 270,45º, а в облаках пыли и газа – на 10-20 градусов выше – из-за повышенной концентрации материи. А вот вблизи звезд и планет тепла намного больше.
Температура в космосе на орбите Земли
А какая температура в космосе за бортом МКС? Ведь и сама станция, и космонавты, выходящие в открытый космос, находятся на околоземной орбите и подвергаются или жуткому холоду, стремящемуся к нулю, или попадают под прямые солнечные лучи. Первый человек, вышедший в космос – советский космонавт Алексей Леонов, имел возможность первым убедиться в этом на собственном опыте. Поверхность скафандра, попадающая под солнечные лучи, разогревалась до плюс 150ºС, а на теневой стороне остывала до минус 140ºС. Такая вот температура в космосе около МКС.
Высота орбиты МКС – порядка 400 км. На корпусе космического аппарата располагаются разные устройства и приборы, приспособленные к работе в условиях открытого космоса. Кроме температуры извне на них действуют и другие источники тепла — например, поток лучей от солнечных батарей, от корпуса самой станции. Кроме того, сам аппарат выделяет при работе тепловую энергию разного назначения и класса. Даже космонавт, находящийся на борту, излучает тепловую энергию. А так как космическое пространство одновременно может проявлять и холод, и жару, то специалисты, отвечающие за терморегуляцию МКС, вынуждены учитывать огромное количество влияющих факторов, причем с противоположными задачами – оградить станцию от перегрева от солнечных лучей и переохлаждения от космического холода.
Защита от холода и жары в космосе
Защищая космические аппараты от жутких перепадов температур, ученые и конструкторы используют различные способы. Чаще всего «укутывают» объект, как в одеяло, в многослойную экранно-вакуумную изоляцию ЭВТИ, которую называют «золотой фольгой». А по факту это – специальная высококачественная полимерная пленка.
Некоторые части поверхностей космических аппаратов специально оставляют открытыми – чтобы они могли поглощать солнечные лучи, или наоборот – выводили в пространство тепло, вырабатываемое изнутри. Тогда эти части покрывают или черной эмалью (для поглощения лучей), или белой эмалью (для отражения лучей).
В некоторых случаях требуется, чтобы солнечные лучи не могли прогревать какую-то поверхность совсем (обсерватории), тогда эти участки скрывают радиационным экраном.
В космических аппаратах, учитывая все нюансы, предотвращающие перегрев и переохлаждение, создают специальную полномасштабную систему СОТР. Она содержит нагреватели и холодильники. Обязательно включает тепловоды и радиаторы. Также тут присутствуют специальные датчики и множество другой аппаратуры. Ведь тепловой режим может оказаться одним из самых важных факторов системы выживания. Так, недостаточно защищенный «Луноход-2» в свое время был безвозвратно испорчен оказавшейся на его крыше горстью черного реголита, из-за которого переставшая отражать солнечные лучи теплоизоляция привела аппарат к перегреву и, как итог – к выходу из строя.
Температура на планетах Солнечной системы
Температура в космосе на орбите возле планет Солнечной системы в большей степени зависит от удаления от Солнца и наличия (или отсутствия) атмосферы. Ясно, что чем ближе светило, тем температурная отметка выше. А если имеется атмосфера – она в состоянии удержать часть поступающего тепла – подобно парнику. Так на Венере, больше удаленной от Солнца, чем Меркурий, климат все-таки жарче – благодаря имеющейся атмосфере температура на ее поверхности в среднем — 477ºС, в то время, как на Меркурии — 349,9 °C днем и минус 170,2 °C ночью. На Марсе температурный режим варьируется от 35ºС до минус 143 ºС. На Юпитере еще холоднее – до минус 153 °C. Но на Уране, имеющем атмосферный слой, это не имеет большого значения – уж очень большое расстояние до согревающей звезды, и на поверхности – всего минус 224°C. А на Плутоне всего на 23 градуса выше, чем абсолютный нуль – минус 240°C.
Источник
Температурные минимумы во Вселенной
Наш мир поражает разнообразием температурных аномалий. Где-то очень холодно, а где-то – еще холоднее. Давайте посмотрим на наиболее интересные рекорды в отношении минимальной температуры во Вселенной.
1. Минимальная температура в природе
Как бы в земных условиях не пытались приблизиться к абсолютному нулю (т.е. -273,15 С или 0 К), пока ученым не удалось превзойти саму Вселенную. Так вот, наиболее низкий показатель зафиксирован в нашей галактике около «поверхности» сверхмассивной черной дыры Стрелец А*.
Он составил: -273,149 С (это, если округлить, а по подсчетам, там она равна всего 0,000 000 000 001 К).
2. Минимум температуры в лаборатории
Говоря о достижениях человека, отмечу, что они также не скромные. В лаборатории удалось получить значение в двухбиллионную часть Кельвина (2 умноженное на 10 в минус 9 степени). Название этого сооружения сложное и не особо понятное простому человеку: двухступенчатый криостат ядерного размагничивания.
Это сделали ученые из Хельсинского технологического университета в 1989 г.
3. Фон Вселенной
Как выглядел Космос в первые эпохи своего существования мы можем судить только на основании данных, полученных в результате анализа реликтового излучения. Случилось это через 300 тыс. лет после Большого Взрыва.
Что было до этого – нет никакой адекватно проверяемой информации. В это время Вселенная была непрозрачной для фотонов света, поэтому мы ничего конкретного о ней сказать не можем.
Так вот, температура этого фонового излучения сейчас равняется 2,73 К.
4. Гелий
Казалось бы, водород – первый элемент таблицы Менделеева. Следовательно, чтобы этот газ превратить в кипящую жидкость, потребуется максимально низкая температура. Однако, оказалось всё иначе.
Гелий в этом плане удивил всех. Его точка закипания равна 4,25 К. Для сравнения, водород кипит при 20,25 К, а кислород – при 90 К.
5. Самое холодное тело Солнечной системы
Возможно, где-то в облаке Оорта и существует более холодный астероид, но мы его пока не обнаружили. Да и, в целом, говорить о крошечных объектах не так интересно. Поэтому астрономы сравнили крупные и поименованные тела.
Источник