Как температура в космосе у человека. Самые интересные факты о температуре

Вопрос, поставленный в заголовке, в принципе является некорректным, ведь космос представляет собой пустоту, то есть пространство, где нет ничего. А температуру «ничего» измерить невозможно. Температура — следствие движения (активности) молекул, из которых состоят все материальные объекты. А нет материи – нет и температуры.

Теоретически ноль, а практически…

Космос лишь теоретически является вакуумом, ведь Вселенная согласно общепринятой научной (космологической) модели возникла в результате Большого взрыва, что обусловило реликтовое (космическое электромагнитное) излучение. Его спектр отвечает абсолютно черному телу, имеющему температуру по Кельвину – 2,725 (по Фаренгейту — минус 454,8°, по Цельсию – минус 270,425°).

Электромагнитное излучение в космосе – это дождь фотонов (безмассовых элементарных частиц), присутствующих в терагерцевом, инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-излучении, а также в радиоволнах.

В наибольшей степени свойствами абсолютно черного тела обладает Солнце, его наружные слои имеют температуру около 6200 К, то есть температура в космосе может разниться.

Определенная роль в «температурном режиме» космоса принадлежит также планетам и их спутникам, астероидам, метеоритам и кометам, космической пыли и молекулам газов. Поэтому во Вселенной могут быть температурные отклонения. К примеру, в туманности Бумеранг (созвездие Центавра) благодаря «Хаббл» — автоматической обсерватории на орбите Земли была зафиксирована самая низкая космическая температура – 1 К (минус 272 градуса по шкале Цельсия). Ее причиной является «звездный ветер» (поток материи), идущий от центральной звезды.

О наличии космической пыли свидетельствует ночное свечение, обнаруженное астрономами в плоскости зодиакальных созвездий. Свечение, как установили ученые, — это свет, отражаемый от частиц космической пыли.

Материальными являются и космические лучи. В основном их структура состоит из стремительных ядер водородных и гелиевых атомов, а также более тяжелых ядер, к примеру, железа и никеля.

Таким образом, сколько градусов в космосе? Теоретически — 0° по шкале Кельвина или минус 273,15°С. На самом же деле, учитывая реликтовое излучение — 2,725 К (минус 270,425°С). Но это, если не брать во внимание тепло, излучаемое звездами и планетами.

Холодно — жарко

Отвечая на вопрос: «Какая температура в космосе», нужно отметить, что на все тела, находящиеся в космосе, действует не только смертельный для человека холод, но и губительная жара. Простейший пример тому – космический корабль. На его солнечной стороне – жарко, на теневой – холодно. И чем ближе или дальше звездолет от небесного светила, тем больше разница температур.

Положение Солнца влияет и на климат Земли. Одна теория гласит, что вращаясь вокруг Солнца, планета то приближается, то удаляется от него, поэтому происходит и смена времен года: зиму сменяет лето и наоборот. Однако на экваторе никогда не бывает зимы.

Дело в том, что земля вращается в наклонном положении относительно Солнца (23°27") и по-разному разворачивается к нему: то северным, то южным полушарием. Соответственно, лучи Солнца падают отвесно или под углом — в зависимости от этого земная поверхность нагревается больше или меньше.

Какая температура в космосе за пределами земной атмосферы? А в межзвездном пространстве? А если мы выйдем за пределы нашей галактики, будет ли там холоднее, чем внутри Солнечной системы? И можно ли вообще говорить о температуре применительно к вакууму? Попробуем разобраться.

Что такое тепло

Для начала необходимо понять, чем же в принципе является температура, как образуется тепло и отчего возникает холод. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмотреть строение материи на микроуровне. Все вещества во Вселенной состоят из элементарных частиц - электронов, протонов, фотонов и так далее. Из их сочетания образуются атомы и молекулы.

Микрочастицы не являются неподвижными объектами. Атомы и молекулы постоянно колеблются. А элементарные частицы и вовсе перемещаются со скоростями, близкими к световым. Какая тут связь с температурой? Прямая: энергия движения микрочастиц - это и есть тепло. Чем сильнее колеблются молекулы в куске металла, например, тем горячее он будет.

Что такое холод

Но если тепло - это энергия движения микрочастиц, то какой будет температура в космосе, в вакууме? Конечно, межзвездное пространство не совсем пустое - сквозь него движутся фотоны, несущие свет. Но плотность материи там намного ниже, чем на Земле.

Чем меньше атомы сталкиваются друг с другом, тем слабее греется вещество, которое из них состоит. Если находящийся под большим давлением газ выпустить в разреженное пространство, его температура резко понизится. На этом принципе основана работа всем известного компрессорного холодильника. Таким образом, температура в открытом космосе, где частицы находятся очень далеко друг от друга и не имеют возможности сталкиваться, должна стремиться к абсолютному нулю. Но так ли это на практике?

Как происходит передача тепла

Когда вещество нагревается, его атомы испускают фотоны. Это явление тоже хорошо всем знакомо - накалившийся металлический волосок в электрической лампочке начинает ярко светиться. При этом фотоны переносят тепло. Таким образом энергия переходит от горячего вещества к холодному.

Космическое пространство не только пронизано фотонами, которые испускают бесчисленные звезды и галактики. Вселенная заполнена также так называемым реликтовым излучением, которое образовалось на ранних этапах ее существования. Именно благодаря этому явлению температура в космосе не может опуститься до абсолютного нуля. Даже вдали от звезд и галактик материя будет получать рассеянное по Вселенной тепло от реликтового излучения.

Что такое абсолютный нуль

Никакое вещество нельзя охладить ниже определенной температуры. Ведь остывание - это потеря энергии. В соответствии с законами термодинамики в определенной точке энтропия системы достигнет нуля. В этом состоянии вещество уже не сможет терять энергию. Это и будет предельно возможная низкая температура.

Наиболее яркой иллюстрацией этого явления может служить климат Венеры. Температура на ее поверхности достигает 477 °C. Благодаря атмосфере Венера жарче, чем Меркурий, который находится ближе к Солнцу.

Средняя температура поверхности Меркурия 349,9 °C днем и минус 170,2 °C ночью.

Марс может нагреваться до 35 градусов Цельсия летом на экваторе и охлаждаться до -143 °C зимой в районе полярных шапок.

На Юпитере температура достигает -153 °C.

Но холоднее всего на Плутоне. Температура его поверхности - минус 240 °C. Это лишь на 33 градуса выше абсолютного нуля.

Самое холодное место в космосе

Выше было сказано, что межзвездное пространство прогревается реликтовым излучением, а потому температура в космосе по Цельсию не опускается ниже минус 270 градусов. Но оказывается, могут существовать и более холодные участки.

В 1998 году телескоп Хаббл обнаружил газо-пылевое облако, которое стремительно расширяется. Туманность, названная Бумерангом, образовалась вследствие явления, известного как звездный ветер. Это очень интересный процесс. Суть его состоит в том, что из центральной звезды с огромной скоростью "выдувается" поток материи, которая попадая в разреженное космическое пространство охлаждается вследствие резкого расширения.

По оценкам ученых, температура в туманности Бумеранг составляет всего один градус по шкале Кельвина, или минус 272 °C. Это самая низкая температура в космосе, которую на данный момент удалось зафиксировать астрономам. Туманность Бумеранг находится на расстоянии 5 тысяч световых лет от Земли. Наблюдать ее можно в созвездии Центавра.

Самая низкая температура на Земле

Итак, мы выяснили, какая температура в космосе и какое место самое холодное. Теперь остается узнать, какие самые низкие температуры были получены на Земле. А произошло это в ходе недавних научных экспериментов.

В 2000 году исследователи из Технологического университета в Хельсинки охладили кусок металла родия почти до абсолютного нуля. В ходе эксперимента была получена температура равная 1*10 -10 Кельвина. Это всего на 0,000 000 000 1 градуса выше нижнего предела.

Целью исследований было не только получение сверхнизких температур. Основная задача заключалась в изучении магнетизма ядер атомов родия. Это исследование было весьма успешным и принесло ряд интересных результатов. Эксперимент помог понять, как магнетизм влияет на сверхпроводящие электроны.

Достижение рекордно низких температур состоит из нескольких последовательных этапов охлаждения. Вначале с помощью криостата металл охлаждается до температуры 3*10 -3 Кельвина. На следующих двух этапах используется метод адиабатического ядерного размагничивания. Родий охлаждается до температуры сначала 5*10 -5 Кельвина, а затем достигает рекордно низкой температуры.

Любой предмет в окружающем нас мире имеет температуру, отличную от абсолютного нуля. По этой причине он излучает в окружающее пространство электромагнитные волны всех длин. Это утверждение верно, разумеется, и для человеческих тел. И мы с вами — излучатели не только тепла, но и радиоволн, и ультрафиолетового излучения. И, строго говоря, электромагнитных волн любого диапазона. Правда, интенсивность излучения для различных волн весьма различна. И если, скажем, тепловое излучение нашего тела легко ощутимо, то как радиостанция тело работает очень плохо.

Для обычных, реальных предметов распределение интенсивности излучения в зависимости от длины волны весьма сложно. Поэтому физики вводят понятие идеального излучателя. Им служит так называемое абсолютно черное тело. То есть тело, которое поглощает все падающее на него излучение. А при нагревании излучает во всех диапазонах по так называемому закону Планка. Закон этот показывает распределение энергии излучения в зависимости от длины волны. Для каждой температуры существует своя кривая Планка. И по ней (или по формуле Планка) легко найти, как будет испускать, скажем, радиоволны или рентгеновское излучение данное абсолютно черное тело.

Солнце как абсолютно черное тело

Разумеется, таких тел в природе не существует. Но есть объекты, по характеру излучения очень напоминающие абсолютно черные тела. Как это ни странно, к ним принадлежат звезды. И, в частности, наше . Распределение энергии в их спектрах напоминает кривую Планка. Если излучение подчиняется закону Планка, оно называется тепловым. Всякое отступление от этого правила заставляет астрономов искать причины таких аномалий.

Все это вступление понадобилось для того, чтобы читатель понял суть недавнего выдающегося открытия. Оно в значительной мере раскрывает роль человека во Вселенной.

Спутник «Ирас»

В январе 1983 г. на околоземную полярную орбиту с высотой 900 км был выведен международный спутник «Ирас». В его создании участвовали специалисты Великобритании, Нидерландов и США. Спутник имел рефлектор с поперечником зеркала 57 см. В фокусе него располагался приемник инфракрасного излучения. Главная цель, поставленная исследователями, — обзор неба в инфракрасном диапазоне для длин волн от 8 до 120 мкм. В декабре 1983 г. бортовая аппаратура спутника прекратила свою работу. Но тем не менее за 11 месяцев был собран колоссальный научный материал. Его обработка заняла несколько лет, но уже первые результаты привели к поразительным открытиям. Из 200000 инфракрасных космических источников излучения, зарегистрированных «Ирасом», прежде всего обратила на себя внимание Вега.

Эта главная звезда в Лиры является ярчайшей звездой северного полушария неба. Она удалена от нас на 26 световых лет и потому считается близкой звездой. Вега — горячая голубовато-белая звезда с температурой поверхности около 10000 кельвинов. Для нее легко вычислить и нарисовать соответствующую этой температуре кривую Планка. К удивлению астрономов оказалось, что в инфракрасном диапазоне излучение Веги не подчиняется закону Планка. Оно было почти в 20 раз мощнее, чем положено по этому закону. Источник инфракрасного излучения оказался протяженным, имеющим поперечник 80 а. е., что близко к поперечнику нашей планетной системы (100 а.е.). Температура этого источника близка к 90 К, и излучение от него наблюдается в основном в инфракрасной части спектра.

Облако вокруг Веги

Специалисты пришли к выводу, что источником излучения служит облако твердой пыли, со всех сторон окутывающее Вегу. Частицы пыли не могут быть очень мелкими — в противном случае их выбросит в пространство световым давлением лучей Веги. Немного более крупные частицы также просуществовали бы недолго. На них весьма заметно действовало бы боковое световое давление (эффект Пойнтинга — Робертсона). Тормозя полет частиц, оно заставляло бы частицы по спирали падать на звезду. Значит, пылевая оболочка Веги состоит из частиц, поперечник которых не меньше нескольких миллиметров. Вполне возможно, что спутниками Веги могут быть и гораздо более крупные твердые тела планетного типа.

Вега — молодая. Её возраст вряд ли превышает 300 миллионов лет. Тогда как возраст Солнца оценивается в 5 миллиардов лет. Поэтому естественно предположить, что около Веги открыта молодая планетная система. Она находится в процессе своего формирования.

Вега не единственная звезда, окруженнаяпо-видимому планетной системой. Вскоре пришло сообщение об открытии пылевого облака вокруг Фомальгаута — главной звезды из созвездия Южной Рыбы. Она почти на 4 световых года ближе Веги и также представляет собой горячую бело-голубую звезду.

Протопланетные диски

В последние годы японские астрономы обнаружили газовые диски, окружающие ряд звезд в созвездиях Тельца и Ориона. Их поперечники весьма внушительны — десятки тысяч астрономических единиц. Не исключено, что внутренние части этих дисков в будущем станут планетными системами. Рядом с молодой звездой типа Т Тельца американские астрономы нашли точечный инфракрасный источник. Он очень похож на зарождающуюся протопланету.

Все эти открытия заставляют оптимистически расценивать распространенность планетных систем во Вселенной. Еще совсем недавно звезды типа Веги и Фомальгаута исключались из числа тех, которые могут иметь такие системы. Они очень горячи, быстро вращаются вокруг оси и, как считалось, не отделили от себя планеты. Но если образование планет не связано с отделением от центральной звезды, её быстрое вращение не может служить аргументом против наличия у звезды каких-либо планет. В то же время не исключено, что в природе планетные системы в разных ситуациях возникают по-разному. Одно ныне бесспорно — наша планетная система далеко не уникальна во Вселенной.

Что такое тепло

Что такое холод

Как происходит передача тепла

Что такое абсолютный нуль

Средняя температура поверхности Меркурия 349,9 °C днем и минус 170,2 °C ночью.

На Юпитере температура достигает -153 °C.

Самое холодное место в космосе

Самая низкая температура на Земле

Люди, которые снимают кино, писатели, которые пишут фантастические произведения, своими трудами пытаются простым смертным привести пример. Что как только человек попадает в космическую среду, он сразу же погибает. Это связано с температурой, которая есть в этой среде. А какая температура в космосе?

Кинорежиссеры и фантасты утверждают, что температура в космической среде такая, что ни одно живое создание не способно выдержать ее без специального костюма. Нахождение человека в открытом космосе очень интересно описал Артур Кларк. В его произведении человек, как только попал в открытый космос сразу же погиб из-за жуткого мороза и сильнейшего внутреннего давления. А что говорят по этому поводу ученые?

Для начала, давайте определимся с понятиями. Температура – это движение атомов и молекул. Движутся они без конкретного направления. То есть хаотично. Эту величину имеет абсолютно любое тело.

Она зависит от интенсивности движения молекул и атомов. Если нет вещества, то не может идти речь о данной величине. Именно такое место представляет собой космическая среда.

Здесь очень мало материи. Те тела, которые обитают в межгалактической среде, имеют разные тепловые показатели. Эти показатели зависят от множества других факторов.

Как дела обстоят по-настоящему?

На самом деле в пространстве космоса действительно невероятно холодно. Градусы в этом пространстве представляет собой -454 градусов по цельсию. В открытом космическом пространстве важную роль играет именно температура.

Вообще открытое космическое пространство представляет собой пустоту, там нет совсем ничего. Объект, который попадает в космос и находится там, приобретает такую же температуру, как и в окружающей среде.

Воздуха в этом пространстве не существует. Все тепло, которое здесь присутствует, циркулирует, благодаря инфрокрасным лучам. Тепло, получаемое от этих инфракрасных лучей, потихоньку утрачивается. Что это значит? Что объекту, находящемуся в космосе, в итоге принадлежит температура всего пары градусов по Кельвину.

Однако справедливо будет заметить также то, что данный объект замерзает не в один момент. А именно таким образом это экранизируется в фильмах и описывается в художественной литературе. На самом деле, это медленный процесс.

Для того, чтобы абсолютно замерзнуть понадобится несколько часов. Но дело в том, что такая низкая температура, это не единственная опасность. Есть еще факторы, которые способны повлиять на жизнеспособность. В открытом космическом пространстве находятся и постоянно перемещаются разные объекты.

Так как они перемещаются там уже какое-то время, то их температурный режим тоже очень низкий. Если человек соприкоснется с одним из таких объектов, то он в один момент погибнет от обморожения. Поскольку такой предмет заберет у него все тепло.

Ветер

Несмотря на холод, ветер в космическом пространстве может быть достаточно горячим. Градусы верхней части солнца примерно 9 980 градусов по фаренгейту. Сама по себе планета солнце производит инфрокрасные лучи. Между звездами присутствуют газовые облака. Они тоже имеют довольно высокий температурный режим.

Опасность еще и вот в чем. Температура может быть критического значения. Она может действовать огромным давлением на объекты. Они находятся не только в границах атмосферы и конвекции. Орбита, которая обращается к солнцу, может иметь температуру 248 градусов по фаренгейту.

А теневая ее сторона может иметь температуру -148 градусов по фаренгейту. Получается, что разница в температурных режимах велика. В один момент может быть очень разной. Человеческий организм такую разницу в температурных режимах вынести просто не может.

Температура остальных предметов

Градусы других предметов в космосе зависят от разных факторов. От того, насколько они отражаются, от того, насколько они приближены к солнцу. Имеет значение также их форма, весовая категория. Важно, какой промежуток времени они находятся в этом месте.

Возьмем, к примеру, алюминий гладкого типа. Он обращен к солнцу, находится от солнца на том же расстоянии, что и планета Земля. Он нагревается до 850 градусов по фаренгейту. А вот материал, который окрашен белой краской не может иметь температурный режим больше, чем -40 градусов по фаренгейту. Увеличить эти градусы в данном случае не поможет и его обращенность к солнцу.

Нужно учитывать все эти факторы. Человеку никак нельзя попадать в космическую местность без специального снаряжения.

Космические скафандры специально разработаны. Чтобы иметь медленное вращение, чтобы одна сторона длительное время не была на солнце. А также, чтобы она слишком долго не оставалась в теневой части.

Кипение в этом пространстве

Возможно, вам также интересен вопрос, при каких градусах в космическом царстве начинает закипать жидкость? На самом деле, температурный режим, при котором начинает кипеть жидкости – это величина относительная. Она зависит от других величин.

От таких величин, как давление, которое действует на жидкость. Вот почему вода доходит до кипения гораздо быстрее, на более высокой местности. Все потому, что воздух на такой местности является более жидким. Соответственно за границами атмосферы, где воздух не присутствует, температурный режим, при котором начинается кипение, будет ниже.

В вакууме градусы, при которых начинает закипать вода будет ниже температуры в комнате. Именно по этой причине воздействие космической среды представляет собой опасность. В человеческом организме при этом закипает кровь в венах.

Как раз по этой причине в этой среде довольно редко присутствуют:

жидкости;
тела твердого характера;
газы.