Temperatura v prostoru za Celzija. Kakšna je temperatura v vesolju?

Kakšna je temperatura v prostoru zunaj zemeljske atmosfere? In v medzvezdnem prostoru? In če gremo preko naše galaksije, ali bo tam hladnejša kot v sončnem sistemu? In ali je mogoče celo govoriti o temperaturi glede na vakuum? Poskusimo ugotoviti.

Kaj je toplo

Najprej morate razumeti, kaj je načeloma temperatura, kako nastaja toplota in zakaj je hladno. Za odgovor na ta vprašanja je treba razmisliti o strukturi snovi na mikro ravni. Vse snovi v vesolju sestavljajo osnovni delci - elektroni, protoni, fotoni in tako naprej. Iz njihove kombinacije nastajajo atomi in molekule.

Mikrodelci niso fiksni predmeti. Atomi in molekule nenehno nihajo. In osnovni delci se sploh premikajo pri hitrosti blizu svetlobe. Kakšna je povezava s temperaturo? Neposredno: energija gibanja mikrodelcev je toplota. Več molekul niha v kosu kovine, na primer, bolj vroče bo.

Kaj je hladno

Toda, če je toplota energija gibanja mikrodelcev, kakšna bo temperatura v prostoru, v vakuumu? Seveda medzvezdni prostor ni povsem prazen - skozi njega potujejo fotoni, ki nosijo svetlobo. Toda gostota snovi je veliko nižja kot na Zemlji.

Manjši atomi trčijo med seboj, šibkejša je ogrevana snov, ki jo sestavljajo. Če se plin pod visokim tlakom sprosti v raztopljeni prostor, se bo njegova temperatura močno zmanjšala. To načelo temelji na delu znanega hladilnika kompresorja. Tako mora temperatura v odprtem prostoru, kjer so delci zelo daleč drug od drugega in nimajo sposobnosti trčenja, težiti k absolutni ničli. Je to v praksi?

Kako je prenos toplote

Ko se snov segreje, njeni atomi oddajajo fotone. Ta pojav je znan tudi vsem - žareče kovinske dlake v žarnici začnejo svetiti. V tem primeru fotoni prenašajo toploto. Tako gre energija od vroče do hladne.

Zunanji prostor ne prežema le fotonov, ki oddajajo nešteto zvezd in galaksij. Vesolje je tudi polno tako imenovanega reliktnega sevanja, ki je nastalo v zgodnjih fazah svojega obstoja. Zaradi tega pojava temperatura v prostoru ne more pasti na absolutno ničlo. Tudi daleč od zvezd in galaksij bo prejeta toplota razpršena po vesolju iz sevanja ozadja.

Kaj je absolutna nič?

Nobena snov se ne sme ohladiti pod določeno temperaturo. Navsezadnje je hlajenje izguba energije. Glede na zakoni termodinamike v določeni točki bo entropija sistema dosegla nič. V tem stanju snov ne more več izgubljati energije. To bo najnižja možna temperatura.

Absolutna nič - To je minus 273,15 ° C ali nič na Kelvinovi lestvici. Teoretično lahko to temperaturo dosežemo v zaprtih sistemih. Toda v praksi ni nikjer v vesolju nemogoče ustvariti območje prostora, na katerem ne bi delovala nobena zunanja sila.

Kakšna je temperatura v prostoru

Naše vesolje ni homogeno. Jedra zvezd se segrejejo na milijone stopinj. Toda večina prostora je seveda veliko hladnejša. Če govorimo o tem, kakšna je temperatura v odprtem prostoru, potem je le 2,7 stopinje nad absolutno ničlo in je minus 270,45 Celzija.

Ta toplota nastane zaradi že omenjenega reliktnega sevanja. Vendar se vesolje širi, kar pomeni, da se bo njegova temperatura postopoma zmanjševala. Teoretično lahko po trilijonih let snov v njem ohladi na najnižjo možno raven. Toda vprašanje, ali se bo širitev vesolja končala s "termalno smrtjo" ali bo postala bolj heterogena in strukturirana zaradi delovanja gravitacijskih sil, ostaja predmet razprave.

V mestih kopičenja snovi je topleje, vendar ne veliko. Oblaki plina in prahu med zvezdami naše galaksije imajo temperaturo od 10 do 20 stopinj nad absolutno ničlo, to je minus 263-253 ° C. In samo v bližini zvezd, znotraj katerih se odvijajo jedrske fuzijske reakcije, lahko najdemo dovolj toplote za udoben obstoj beljakovinskih oblik življenja.

Nizka temperatura Zemljine orbite

In kakšna je temperatura v bližini našega planeta? Ali je vredno, da bi kozmonavti šli na ISS, da bi se založili na tople stvari? V bližnji zemeljski orbiti se kovina pod neposredno sončno svetlobo segreje do 160 stopinj Celzija. Hkrati se bodo v senci objekti ohladili na minus 100 ° C. Zato za vesoljske sprehode vesoljske obleke z zanesljivo toplotno izolacijo, grelniki in hladilni sistem varovanje osebe pred tako resno temperaturno razliko.

Nič manj ekstremnih pogojev na površini lune. Na njeni osvetljeni strani je bolj vroče kot v Sahari. Temperatura tam lahko preseže 120 ° C. Na temni strani pa pade na približno 170 ° C. Med pristankom na Luno so Američani uporabljali vesoljska oblačila, v katerih je bilo 17 plasti zaščitnih materialov. Termoregulacijo je zagotovil poseben sistem cevi, v katerih je krožila voda.

Temperature na drugih planetih v sončnem sistemu

Na podnebje močno vpliva prisotnost oz. Odsotnost atmosfere. To je drugi najpomembnejši dejavnik po razdalji do Sonca. Jasno je, da se pri odmiku od zvezde temperatura v prostoru zmanjšuje. Toda prisotnost atmosfere vam omogoča, da ohranite nekaj toplote učinek tople grede.

Najbolj živa ilustracija tega pojava je podnebje Venere. Temperatura na njeni površini doseže 477 ° C. Zaradi atmosfere je Venera bolj vroča od Merkurja, ki je bližje Soncu.

Povprečna površinska temperatura živega srebra je 349,9 ° C podnevi in ​​minus 170,2 ° C ponoči.

Mars lahko poleti na ekvatorju segreje do 35 stopinj Celzija in pozimi ohladi do -143 ° C v območju polarnih kape.

Na Jupiterju temperatura doseže -153 ° C.

Ampak dlje od Sonca je bolj hladno. Uran sploh ne shrani atmosferskega sloja. Čeprav zadržuje toploto, ne dovoljuje mu, da takoj odide v vesolje, vendar pa temperatura še vedno pade na minus 224 ° C.

Ampak najhladnejša stvar na Plutonu. Temperatura njegove površine je minus 240 ° C. To je le 33 stopinj nad absolutno ničlo.

Najhladnejši prostor v prostoru

Zgoraj je bilo rečeno, da se medzvezdni prostor segreva z reliktnim sevanjem, zato temperatura v Celzija ne pade pod minus 270 stopinj. Vendar se izkaže, da so morda hladnejša območja.

Leta 1998 je Hubblov teleskop odkril plinski oblak, ki se hitro širi. Meglica, imenovana bumerang, je nastala kot pojav, znan kot zvezdni veter. To je zelo zanimiv proces. Njegovo bistvo je v tem, da se tok snovi izstreli iz osrednje zvezde z ogromno hitrostjo, ko pa vstopi v redek prostor, se ohladi zaradi ostre ekspanzije.

Znanstveniki ocenjujejo, da je temperatura v meglici Bumerang le ena stopnja na Kelvinovi lestvici ali minus 272 ° C. To je najnižja temperatura v prostoru, ki so jo astronomi uspeli popraviti. Meglica Bumerang je na razdalji 5 tisoč svetlobnih let iz zemlje. Lahko ga gledate v ozvezdju Centaurus.

Najnižja temperatura na zemlji

Tako smo ugotovili, kakšna je temperatura v prostoru in kaj je najhladnejše mesto. Zdaj je ostalo, da ugotovimo, katere najnižje temperature so bile dosežene na Zemlji. In to se je zgodilo med nedavnimi znanstvenimi poskusi.

Leta 2000 so raziskovalci s tehnološke univerze v Helsinkih ohladili kovino rodija na skoraj absolutno ničlo. Med poskusom smo dobili temperaturo 1 x 10 ^-10 Kelvinov. To je le 0,000,000,000 1 stopinj nad spodnjo mejo.

Namen raziskave ni bil le pridobivanje ultra nizkih temperatur. Glavna naloga je bila študija magnetizma jeder rodijevih atomov. Ta študija je bila zelo uspešna in prinesla številne zanimive rezultate. Eksperiment je pomagal razumeti, kako magnetizem vpliva na superprevodne elektrone.

Doseganje rekordno nizkih temperatur je sestavljeno iz več zaporednih stopenj hlajenja. Najprej z uporabo kriostata kovino ohladimo na temperaturo 3 * 10 ^-3 Kelvina. Na naslednjih dveh stopnjah se uporablja metoda adijabatskega jedrskega razmagnetenja. Rodij se najprej ohladi na temperaturo 5 * 10 ^-5 Kelvinov in nato doseže rekordno nizko temperaturo.