Температура у простору по Целзијусу. Каква је температура у свемиру?

Каква је температура у свемиру изван Земљине атмосфере? А у међузвезданом простору? И ако одемо даље од наше галаксије, да ли ће тамо бити хладније него у Сунчевом систему? Да ли је уопште могуће говорити о температури у односу на вакуум? Покушајмо да схватимо.

Шта је топло

Прво морате разумети шта је, у принципу, температура, како се формира топлота и зашто је хладно. Да би се одговорило на ова питања, потребно је размотрити структуру материје на микро нивоу. Све супстанце у Универзуму састоје се од елементарних честица - електрона, протона, фотона и тако даље. Из њихове комбинације настају атоми и молекули.

Микрочестице нису фиксни објекти. Атоми и молекули стално варирају. А елементарне честице се уопште крећу при брзинама близу свјетлости. Каква је веза са температуром? Директно: енергија кретања микрочестица је топлота. Што више молекула осцилира у комаду метала, на пример, то ће бити топлије.

Шта је хладно

Али ако је топлота енергија кретања микрочестица, каква ће бити температура у простору, у вакууму? Наравно, међузвјездани простор није потпуно празан - кроз њега пролазе фотони који носе свјетло. Али густина материје је много нижа него на Земљи.

Што се мањи атоми сударају један са другим, то је слабија загрејана супстанца, која се састоји од њих. Ако се плин под високим притиском испусти у разријеђени простор, његова температура ће нагло пасти. Овај принцип се заснива на раду познатог хладњака компресора. Дакле, температура у отвореном простору, у којој су честице веома удаљене једна од друге и немају способност судара, треба да тежи ка апсолутној нули. Али да ли је то у пракси?

Како се преноси топлота

Када се супстанца загрева, његови атоми емитују фотоне. Овај феномен је свима добро познат - металне косе са жарном нити у жаруљи почну да светле. У овом случају, фотони преносе топлоту. Тако енергија иде од врућег до хладног.

Спољни простор не прожимају само фотони који емитују безбројне звезде и галаксије. Универзум је такође испуњен такозваним реликтним зрачењем, које је формирано у раним фазама свог постојања. Управо због овог феномена температура у простору не може пасти на апсолутну нулу. Чак и далеко од звијезда и галаксија, материја ће примити топлину распршену у свемиру из позадинског зрачења.

Шта је апсолутна нула

Ниједна супстанца се не може охладити испод одређене температуре. На крају крајева, хлађење је губитак енергије. Према закони термодинамике у одређеној тачки, ентропија система достиже нулу. У овом стању, супстанца више не може изгубити енергију. Ово ће бити најнижа могућа температура.

Абсолуте зеро - То је минус 273,15 ° Ц или нула на Келвиновој скали. Теоретски, ова температура се може добити у затвореним системима. Али у пракси, нигдје у Универзуму није могуће створити простор простора на којем не би дјеловале вањске силе.

Каква је температура у простору

Наш универзум није хомоген. Језгра звезда се загрева на милионе степени. Али већина простора, наравно, много је хладнија. Ако говоримо о томе каква је температура на отвореном простору, онда је она само 2,7 степена изнад апсолутне нуле и је минус 270,45 Целзијуса.

Ова топлота настаје због већ поменутог реликтног зрачења. Али Универзум се шири, што значи да ће се његова температура постепено смањивати. Теоретски, након трилиона година, супстанца у њој се може охладити на најнижи могући ниво. Али питање да ли ће се експанзија Универзума завршити "термичком смрћу", или ће постати хетерогенија и структуриранија због дјеловања силе гравитације, остаје предмет расправе.

На мјестима накупљања материје је топлије, али не много. Облаци гаса и прашине пронађени између звезда наше галаксије имају температуру од 10 до 20 степени изнад апсолутне нуле, односно минус 263-253 ° Ц. И само у близини звијезда, унутар којих се одвијају реакције нуклеарне фузије, може се наћи довољно топлине за удобно постојање животних облика протеина.

Ниска температура Земљине орбите

А каква је температура близу наше планете? Да ли је вредно да космонаути одлазе на ИСС да се опскрбљују топлим стварима? У орбити близу земље, метал под директном сунчевом светлошћу се загрева до 160 степени Целзијуса. У исто време, у хладу ће се објекти охладити на минус 100 ° Ц. Због тога, за свемирске шетње, свемирска одела са поузданом топлотном изолацијом, грејацима и систем хлађења штити особу од тако озбиљне температурне разлике.

Не мање екстремни услови на површини Месеца. На освијетљеној страни је топлија него у Сахари. Температура може прећи 120 ° Ц. Али на тамној страни, пада на минус 170 ° Ц. Током слетања на Месец, Американци су користили свемирска одела у којима је било 17 слојева заштитних материјала. Терморегулација је обезбеђена посебним системом цеви у којима је вода циркулисала.

Температуре на другим планетама у Сунчевом систему

На климу у великој мери утиче присуство или одсуство атмосфере. Ово је други најважнији фактор након удаљености од Сунца. Јасно је да како се удаљеност од звезде мења, температура у простору се смањује. Али присуство атмосфере вам омогућава да задржите део топлоте ефекат стаклене баште.

Најживописнија илустрација овог феномена је клима Венере. Температура на њеној површини достиже 477 ° Ц. Захваљујући атмосфери, Венера је топлија од Меркура, који је ближи Сунцу.

Просечна површинска температура Меркура је 349.9 ° Ц током дана и минус 170.2 ° Ц ноћу.

Марс може да загреје до 35 степени Целзијуса у лето на екватору и охлади се до -143 ° Ц зими у региону поларних капа.

На Јупитеру температура достигне -153 ° Ц.

Али што је даље од Сунца, то је хладније. Уран не чува чак ни атмосферски слој. Иако задржава топлоту, не дозвољавајући му да одмах оде у свемир, али температура још увек пада на минус 224 ° Ц.

Али најхладнија ствар на Плутону. Температура његове површине је минус 240 ° Ц. Ово је само 33 степена изнад апсолутне нуле.

Најхладније место у простору

Изнад је речено да се међузвездани простор загрева реликвијем, па температура у Целзијусу не пада испод минус 270 степени. Међутим, испоставило се да можда постоје хладнија подручја.

Телескоп Хуббле је 1998. године открио облак гасне прашине, који се брзо шири. Маглица, названа бумеранг, формирана је феноменом познатим као звјездани ветар. Ово је веома занимљив процес. Његова суштина је у томе што се струја материје „издува“ из централне звезде огромном брзином, а када уђе у разређени простор, она се хлади због оштрог ширења.

Научници процењују да је температура у магли Бумеранг само један степен на Келвиновој скали, или минус 272 ° Ц. То је најнижа температура у простору коју су астрономи успјели поправити у овом тренутку. Маглица Бумеранг је на удаљености од 5 хиљада лигхт иеарс са земље. Можете га гледати у сазвежђу Кентаура.

Најнижа температура на земљи

Тако смо сазнали каква је температура у простору и шта је најхладније мјесто. Сада остаје да сазнамо које су најниже температуре добијене на Земљи. И то се догодило током недавних научних експеримената.

2000. године, истраживачи са Хелсиншког технолошког универзитета су охладили комад метала родијума до скоро апсолутне нуле. Током експеримента, добијена је температура од 1 к 10 ^-10 Келвина. Ово је само 0,000,000,000 1 степен изнад доње границе.

Сврха истраживања била је не само добијање ултра-ниских температура. Главни задатак је био проучавање магнетизма језгара атома родијума. Ова студија је била веома успјешна и донијела је низ занимљивих резултата. Експеримент је помогао да се схвати како магнетизам утиче на суправодљиве електроне.

Постизање рекордно ниских температура састоји се од неколико узастопних фаза хлађења. Прво, употребом криостата, метал се хлади до температуре од 3 к 10 ^-3 Келвина. У наредне двије фазе користи се метода адијабатског нуклеарног демагнетизирања. Родијум се прво охлади на температуру од 5 * 10 ^-5 Келвина, а затим достигне рекордно ниску температуру.