Температура в открытом космосе. Самое холодное место в космосе
А вы знаете какая температура в космосе? В космосе действительно очень холодно. Его температура составляет -454.8 °F (-270 °C). В космическом пространстве большое значение имеет только температура, остальное не важно. Космос в большинстве своем представляет собой пустоту, где нет абсолютно ничего. Однако большинство случайных объектов, летающих в космическом пространстве, будут иметь ту же температуру, что и космос (или приблизительно такую же).
В космосе нет воздуха, поэтому тепло передается только посредством инфракрасного излучения. Это означает, что постепенно происходит потеря тепла. Объект в глубоком космическом пространстве в конечном итоге остужается лишь до нескольких градусов Кельвина, но замерзание происходит не мгновенно, как это обычно показывается в фильмах, а постепенно. Требуется несколько часов, чтобы замерзнуть в космосе, однако в пространстве присутствует достаточно явлений, которые убьют вас намного раньше. Объекты, которые долгое время перемещаются в космосе, также имеют очень холодную температуру. Прикоснуться к такому предмету было бы самоубийством, поскольку он заберет все тепло.
В то же время солнечный ветер может быть действительно очень горячим. Температура поверхности солнца составляет 9 980 °F (5 526 °C), а само солнце излучает множество инфракрасных лучей. Аналогично межзвездные газовые облака могут иметь температуру в тысячи градусов.
Опасным моментом здесь является то, что температуры в космосе действительно имеют критические величины, которые оказывают большое давление на объекты за пределами атмосфер и конвекции. В околоземной орбите сторона, обращенная к солнцу, достигает температуры 248 °F (120 °C). В то же время сторона, находящаяся в тени, может иметь температуру -148 °F (-100 °C). Таким образом, получается, что часть, находящаяся в лучах солнца, имеет температуру выше температуры кипения (212 °F / 100 °C), а часть, расположенная в тени - температуру ниже самого холодного антарктического показателя (-128 °F / -89 °C). Человеческое тело не может нормально воспринимать подобные температуры, особенно одновременно.
Температура других объектов варьируется в зависимости от различных факторов: их отражения, приближенности и направленности к солнцу, формы, массы, от времени пребывания в космическом пространстве и т.д. Гладкий алюминий, направленный к солнцу и находящийся от него примерно на таком же расстоянии, как и земля, может нагреться до 850°F. Непрозрачный материал, покрытый высококачественной белой краской, не сможет иметь температуру выше -40°F, даже если он будет направлен к солнцу.
Ввиду этих величин человек ни в коем случае не может выходить в открытый космос без скафандра.
Космические аппараты вращаются медленно, чтобы не подвергаться длительному воздействию солнечных лучей или наоборот слишком долго не оставаться в тени.
Температура кипения в космосе
Температура кипения жидкости не является постоянной величиной: она зависит от давления, оказываемого на жидкость. Именно поэтому вода закипает на высокой местности быстрее, поскольку там воздух более жидкий. Естественно, за пределами атмосферы, где отсутствует воздух, температура кипения будет намного ниже.
В вакууме температура кипения воды будет меньше комнатной температуры. Вот почему космическое воздействие настолько опасно: кровь буквально закипает в венах. Именно поэтому в космосе так редко встречаются жидкости и так часто твердые тела и газы.
Человечество относится к космосу, как к чему-то неизведанному и таинственному. Космическое пространство — это пустота, существующая между небесными телами. Атмосферы твердых и газообразных небесных тел ( и планеты) не имеют фиксированного верхнего предела, но постепенно становятся тоньше по мере увеличения расстояния до небесного тела. На определенной высоте это называется началом пространства. Какая температура в космосе, и прочие сведения будут рассказаны в этой статье.
Вконтакте
Общее понятие
В космическом пространстве существует высокий вакуум с низкой плотностью частиц. Воздух в космосе отсутствует. Из чего состоит космос? Это не пустое пространство, оно содержит:
- газы;
- космическую пыль;
- элементарные частицы (нейтрино, космические лучи);
- электрические, магнитные и гравитационные поля;
- также электромагнитные волны (фотоны).
Абсолютный вакуум, или почти полный, делает пространство прозрачным, и позволяет наблюдать чрезвычайно удаленные объекты, такие как другие галактики. Но туман межзвездной материи также может серьезно затруднить представление о них.
Важно! Понятие пространства не следует отождествлять со Вселенной, которая включает в себя все космические объекты, даже звезды и планеты.
Поездки или перевозки в космическом пространстве или через него, называются космическими поездками.
Где начинается космос
Нельзя точно сказать с какой высоты начинается космическое пространство. Международная авиационная федерация определяет край пространства на высоте 100 км над уровнем моря, линия Кармана.
Нужно, чтобы летательный аппарат двигался с первой космической скоростью, тогда будет достигнута подъемная сила. ВВС США определили высоту в 50 миль (около 80 км), как начало пространства.
Обе высоты предложены в качестве пределов верхних слоёв . На международном уровне определения края пространства не существует.
Линия Кармана Венеры расположена примерно в 250 км высоты, Марса — около 80 километров. У небесных тел, которые не имеют, или почти не имеют никакой атмосферы, такие как Меркурий, Луна Земли или астероид, пространство начинается прямо на поверхности тела.
При повторном входе космического аппарата в атмосферу определяют высоту атмосферы для расчета траектории так, чтобы к точке повторного входа ее влияния было минимальным. Как правило, повторно начальный уровень, равен или выше, чем линия Карманы. НАСА использует значение 400000 футов (около 122 км).
Какое давление и температура в космосе
Абсолютный вакуум недостижим даже в космосе. Так как найдётся несколько атомов водорода на определённый объем. При этом, величины космического вакуума недостаточно, чтобы человек лопнул, как воздушный шарик, который перекачали. Не произойдет это той простой причине, что наше тело достаточно прочное, чтобы удержать свою форму, но это его всё равно не спасёт организм от смерти.
И дело тут не в прочности. И даже не в крови, хоть в ней есть примерно 50% воды, она находится в закрытой системе под давлением. Максимум – вскипит слюна, слёзы, и жидкости, что смачивают альвеолы в лёгких. Грубо говоря, человек погибнет от удушья. Даже на относительно малых высотах в атмосфере условия враждебны человеческому телу.
Ученый ведут спор : полный вакуум или нет в космосе, но все-таки склоняются ко мнению, полное значение недостижимо за счет молекул водорода.
Высота, в которой атмосферное давление соответствует давлению паров воды при температуре человеческого тела, н азывается линией Армстронга . Она расположена на высоте около 19.14 км. В 1966 году астронавт испытывал скафандр и был подвержен декомпрессии на высоте 36500 метров. За 14 секунд он отключился, но не взорвался, а выжил.
Максимальные и минимальные значения
Исходная температура в открытом космосе, установленная фоновым излучением Большого Взрыва, составляет 2.73 кельвина (К), что равно -270.45 °C.
Это самая низкая температура в космосе. Само пространство не имеет температуры, а только материя, которая в нем находится, и действующая радиация. Если быть более точным, то абсолютный ноль — это температура в -273.15 °C. Но в рамках такой науки как термодинамика, это невозможно.
Из-за радиации в космосе и держится температура в 2.7 К. Температура вакуума измеряется в единицах кинетической активности газа, как и на Земле. Излучение, заполняющее вакуум, имеет другую температуру, чем кинетическая температура газа, а это означает, что газ и излучение не находятся в термодинамическом равновесии.
Абсолютный ноль — это и есть самая низкая температур а в космосе.
Локально распределенная в пространстве материя может иметь очень высокие температуры . Земная атмосфера на большой высоте достигает температуры около 1400 К. Межгалактический плазменный газ с плотностью менее одного атома водорода на кубический метр может достигать температур нескольких миллионов К. Высокая температура в открытом космосе обусловлена скоростью частиц. Однако общий термометр будет показывать температуры вблизи абсолютного ноля, потому что плотность частиц слишком мала, чтобы обеспечить измеримую передачу тепла.
Вся наблюдаемая вселенная заполнена фотонами, которые были созданы во время Большого Взрыва. Он известен как космическое микроволновое фоновое излучение. Имеется большое количество нейтрино, называемое космическим нейтринным фоном. Текущая температура черного тела фонового излучения составляет около 3-4 К. Температура газа в космическом пространстве всегда является по меньшей мере температурой фонового излучения, но может быть намного выше. Например, корона имеет температуры, превышающие 1.2-2.6 миллионов К.
Человеческое тело
С температурой связано другое заблуждение, которое касается тела человека . Как известно, наше тело в среднем состоит на 70% из воды. Теплу, которое она выделяет в вакууме, некуда деться, соответственно, теплообмен в космосе не происходит и человек перегревается.
Но пока он успеет это сделать, то умрёт от декомпрессии. По этой причине, одной из проблем с которой сталкиваются космонавты – это жара. А обшивка корабля, который находится на орбите под открытым солнцем, может сильно нагреваться. Температура в космосе по Цельсию может составить 260 °C на металлической поверхности.
Твердые тела
в околоземном или межпланетном пространстве испытывают большое излучающее тепло на стороне, обращенной к солнцу. На солнечной стороне или, когда тела находятся в тени Земли, они испытывают сильный холод, потому что выделяют свою тепловую энергию в космос.
Например, костюм космонавта, совершающего выход в пространство на Международной космической станции, будет иметь температуру около 100 °C на стороне, обращенной к солнцу.
На ночной стороне Земли солнечное излучение затеняется, а слабое инфракрасное излучение земли заставляет скафандр остыть. Его температура в космосе по Цельсию будет составлять примерно до -100 °C.
Теплообмен
Важно! Теплообмен в космосе возможен одним единственным видом – излучением.
Это хитрый процесс и его принцип используется для охлаждения поверхностей аппаратов. Поверхность поглощает лучистую энергию, что падает на неё, и в то же время излучает в пространство энергию, которая равна сумме поглощённой и подводимой изнутри.
Неизвестно точно сказать, каким может быть давление в космосе, но оно очень маленькое.
В большинстве галактик наблюдения показывают, что 90% массы находится в неизвестной форме, называемой тёмной материей, которая взаимодействует с другим веществом через гравитационные, но не электромагнитные силы.
Большая часть массовой энергии в наблюдаемой вселенной, является плохо понимаемой вакуумной энергией пространства, которую астрономы и называют тёмной энергией. Межгалактическое пространство занимает большую часть объема Вселенной, но даже галактики и звёздные системы почти полностью состоят из пустого пространства.
Исследования
Люди начали в течение 20-го века с появлением высотных полетов на воздушном шаре, а затем пилотируемых ракетных запусков.
Земная орбита была впервые достигнута Юрием Гагариным из Советского Союза в 1961 году, а беспилотные космические аппараты с тех пор добрались до всех известных .
Из-за высокой стоимости полёта в космос, пилотируемый космический полет был ограничен низкой земной орбитой и Луной.
Космическое пространство представляет собой сложную среду для изучения человека из-за двойной опасности: вакуума и излучения. Микрогравитация также отрицательно влияет на физиологию человека, которая вызывает, как атрофию мышц, так и потерю костной массы. В дополнение к этим проблемам здравоохранения и окружающей среды, экономическая стоимость помещения объектов, в том числе людей, в космос очень высока.
Насколько холодно в космосе? Может быть температура еще ниже?
Температуры в разных точках вселенной
Вывод
Поскольку свет имеет конечную скорость, ограничиваются размеры непосредственно наблюдаемой вселенной. Это оставляет открытым вопрос о том, является ли Вселенная конечной или бесконечной. Космос продолжает быть загадкой для человека , полной феноменов. На многие вопросы современная наука пока не может дать ответы. Но какая температура в космосе, уже удалось выяснить, а какое давление в пространстве — со временем удастся измерять.
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.
з наете ли вы, какой температурой обладает космическое пространство ? На самом деле для человека в нём царит холод – около -270 градусов. Космос – это по большей части незаполненная пустота, поэтому температура в нём имеет большое влияние. Те же объекты, которые находятся в космическом пространстве , приобретают его температуру.
Воздух здесь отсутствует, а передача тепла идёт за счёт инфракрасного излучения. То есть, постепенно тепло теряется. Объект, попадающий в глубины космоса, теряет его не моментально, а постепенно, по нескольку градусов. Чтобы замёрзнуть полностью в открытом космосе человеку потребуется несколько часов, но умереть от замерзания ему вряд ли придётся, так как в вакууме есть множество других явлений, которые убьют вас намного раньше. Курсирующие в космосе объекты обладают очень низкой температурой. Если вы прикоснетесь к ним, сразу же погибнете, так как они заберут всё ваше тепло.
Т ем не менее, ветер в космосе может быть очень горячим. Взять хотя бы Солнце, которое излучает инфракрасные волны высокой температуры. А оно такое не одно, есть большое количество звёздных облаков между звёздами, нагревающихся до нескольких тысяч градусов.
То, что поверхность Солнца обладает высокой температурой, оказывает влияние на жизнь на Земле. Та сторона орбиты нашей планеты, которая повернута к нему, может нагреваться выше 100 градусов, другая сторона орбиты, расположенная в тени, наоборот, имеет температуру около -100 градусов. Для человека оба варианта считаются неприемлемыми. Быстрые перепады температур он выдерживать тоже не в состоянии.
Температура поверхности других тел зависит от множества факторов. Роль играет и масса тела, и её форма, и удаленность от Солнца, и влияние других объектов космоса. К примеру, если отправить по направлению к Солнцу алюминий, находясь от звезды на расстоянии, равном расстоянию, на котором находится от неё наша планета, он приобретет температуру до 850 F. Если же взять непрозрачный элемент и покрыть его краской белого цвета, выше значения -40 F он не нагреется. Именно поэтому выход в открытый космос без использования скафандра чрезвычайно опасен для человека. Что касается инопланетян , быть может, они устроены по-другому, поэтому могут жить в вакууме без дополнительных приспособлений.
Температура кипения жидкости в космосе непостоянна. Она зависит от давления, влияющего на неё. На высокой местности вода кипит быстро, так как газ там жидкий. Так как за атмосферой воздуха нет, температура кипения становится ниже. Поэтому нахождение в вакууме человека так опасно, его кровь может просто закипеть в жилах. Это объясняет то, что в нем встречаются в основном твёрдые тела.
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.
