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
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 и на других планетах
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.
Понятие тепло и температура
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:
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:
- Какова температура рядом с нашей планетой?
- 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.
Самое холодное место в космосе
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.
Самая низкая температура на Земле
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.
Источник