Teplota ve vesmíru o Celsia. Jaká je teplota ve vesmíru?

Jaká je teplota v prostoru mimo zemskou atmosféru? A v mezihvězdném prostoru? A jdeme-li nad naši galaxii, bude tam chladnější než uvnitř sluneční soustavy? A je dokonce možné mluvit o teplotě ve vztahu k vakuu? Pokusíme se to na to přijít.

Co je teplo

Nejprve musíte pochopit, co je v zásadě teplota, jak se vytváří teplo a proč je studená. Abychom zodpověděli tyto otázky, je třeba zvážit strukturu hmoty na mikro úrovni. Všechny látky ve vesmíru se skládají z elementárních částic - elektronů, protonů, fotonů a tak dále. Z jejich kombinace se tvoří atomy a molekuly.

Mikročástice nejsou fixní objekty. Atomy a molekuly se neustále mění. A elementární částice se vůbec pohybují rychlostí blízkou světlu. Jaké je spojení s teplotou? Přímá: energie pohybu mikročástic je teplo. Čím více molekul osciluje v kovovém kusu, tím bude teplejší.

Co je zima

Ale pokud je teplo energií pohybu mikročástic, jaká bude teplota ve vesmíru ve vakuu? Samozřejmě, že mezihvězdný prostor není úplně prázdný - fotony nesoucí světlo procházejí. Ale hustota hmoty je mnohem nižší než na Zemi.

Čím menší se atomy sráží, tím slabší je vyhřívaná látka, která se z nich skládá. Pokud se plyn pod vysokým tlakem uvolní do zřetelného prostoru, jeho teplota prudce poklesne. Tento princip je založen na práci známého kompresorového chladiče. Teplota v otevřeném prostoru, kde jsou částice velmi vzdáleny od sebe a nemají schopnost kolidovat, by měla mít absolutní nulu. Ale je to v praxi?

Jak je přenos tepla

Když se látka zahřívá, její atomy vyzařují fotony. Tento jev je také dobře známý všem - žhavé kovové vlasy v žárovce začínají zářit jasně. V tomto případě fotony přenášejí teplo. Energie tedy přechází z horké na studené.

Vnější prostor je nejen pronikán fotony, které vypouštějí nespočet hvězd a galaxií. Vesmír je také naplněn takzvaným reliktním zářením, který vznikl v raných fázích jeho existence. Je to kvůli tomuto jevu, že teplota ve vesmíru nemůže klesnout na absolutní nulu. Dokonce i daleko od hvězd a galaxií bude záležitost přijímat teplo rozptýlené vesmírem z okolního záření.

Co je absolutní nula

Žádnou látku nelze ochladit při určité teplotě. Koneckonců, chlazení je ztráta energie. Podle zákony termodynamiky v určitém bodě se entropie systému dostane na nulu. V tomto stavu už látka nemůže ztrácet energii. To bude nejnižší možná teplota.

Absolutní nula - Toto je minus 273,15 ° C nebo nulová hodnota v Kelvinově stupnici. Teoreticky lze tuto teplotu získat v uzavřených systémech. Ale v praxi není nikde ve vesmíru možné vytvořit prostor prostoru, na kterém by nepůsobily žádné vnější síly.

Jaká je teplota ve vesmíru

Náš vesmír není homogenní. Jádra hvězd se zahřívají na milióny stupňů. Ale většina místa je samozřejmě mnohem chladnější. Pokud mluvíme o teplotě v otevřeném prostoru, pak je o 2,7 stupně vyšší než hodnota absolutní nuly a je mínus 270,45 stupňů Celsia.

Toto teplo vzniká v důsledku již zmíněného reliktního záření. Ale vesmír se rozšiřuje, což znamená, že jeho teplota se postupně snižuje. Teoreticky po miliardách let se látka v ní může ochladit na nejnižší možnou úroveň. Ale otázka, zda expanze vesmíru skončí "tepelnou smrtí", nebo zda se stane více heterogenní a strukturovanou kvůli působení síly gravitace, zůstává otázkou debaty.

V místech akumulace hmoty je teplejší, ale ne moc. Mraky plynu a prachu nalezené mezi hvězdami naší galaxie mají teplotu 10 až 20 stupňů nad absolutní nulou, tj. Minus 263-253 ° C. A pouze u hvězd, uvnitř kterých probíhají reakce na jadernou fúzi, lze nalézt dostatek tepla pro pohodlnou existenci proteinových forem života.

Nízká teplota na oběžné dráze Země

A jaká je teplota blízko naší planety? Stojí za to, že kosmonauté jdou do ISS, aby se zásobili na teplých věcech? V oběžné dráze blízké zemi, kov pod přímým slunečním světlem ohřeje až na 160 stupňů Celsia. Současně se ve stínu objekty ochladí na mínus 100 ° C. Proto pro vesmírné výpravy, prostorové obleky se spolehlivou tepelnou izolací, ohřívače a chlazení chránit osobu před tak závažným teplotním rozdílem.

Neméně extrémní podmínky na povrchu měsíce. Na jeho osvětlené straně je teplejší než v Sahaře. Teplota může překročit 120 ° C. Ale na tmavé straně klesá na zhruba minus 170 ° C. Během přistání na Měsíci Američané používali kosmetické kabáty, ve kterých bylo 17 vrstev ochranných materiálů. Termoregulace byla zajištěna zvláštním systémem trubek, v nichž cirkuluje voda.

Teploty na jiných planetách ve sluneční soustavě

Podnebí je výrazně ovlivněno přítomností nebo nepřítomností atmosféry. Toto je druhý nejdůležitější faktor po vzdálenosti od Slunce. Je zřejmé, že se vzdálenost od hvězdy posune, teplota ve vesmíru klesá. Ale přítomnost atmosféry vám umožňuje udržet trochu tepla skleníkový efekt.

Nejživějším příkladem tohoto jevu je klima Venuše. Teplota na povrchu dosahuje 477 ° C. Díky atmosféře je Venuše teplejší než Merkur, který je blíže Slunci.

Průměrná povrchová teplota Merkuru je 349,9 ° C během dne a minus 170,2 ° C v noci.

Mars může v létě na rovníku zahřát až na 35 stupňů Celsia a v zimě v oblasti polárních víček ochladit na -143 ° C.

Na Jupiteru teplota dosahuje -153 ° C.

Ale čím dál od Slunce, tím chladnější je. Uran ani nezachrání atmosférickou vrstvu. Přestože si zachovává teplo a nedovoluje mu okamžitě jít do vesmíru, teplota na něm stále klesne na mínus 224 ° C.

Ale nejchladnější na Plutu. Teplota jeho povrchu je minus 240 ° C. To je jen 33 stupňů nad absolutní nulou.

Nejchladnější místo ve vesmíru

Nad tím bylo řečeno, že mezihvězdný prostor je vyhříván reliktním zářením, a proto teplota ve stupních Celsia neklesne pod mínus 270 stupňů. Ukázalo se však, že mohou být chladnější oblasti.

V roce 1998 objevil Hubbleův dalekohled plynový prach, který se rychle rozšiřuje. Mlhovina, nazývaná Boomerang, byla tvořena jevem známým jako hvězdný hvězdokup. To je velmi zajímavý proces. Jeho podstatou spočívá ve skutečnosti, že proud hmota je "vyfoukl" z centrální hvězdy obrovskou rychlostí a když vstoupí do vyčerpaného prostoru, je ochlazován kvůli ostrému roztažení.

Vědci odhadují, že teplota v mlhovině Boomerang je pouze jeden stupeň na stupnici Kelvina nebo mínus 272 ° C. Toto je nejnižší teplota ve vesmíru, kterou astronomové dokázali v tuto chvíli opravit. Mlhovina Boomerang je ve vzdálenosti 5 tisíc světelných let ze země. Můžete ji sledovat v souhvězdí Centaurus.

Nejnižší teplota na zemi

Takže jsme zjistili, jaká je teplota ve vesmíru a co je nejchladnější místo. Nyní je třeba zjistit, jaké byly nejnižší teploty na Zemi. A to se stalo během nedávných vědeckých experimentů.

V roce 2000 studenti z Helsinské univerzity ochladili kus rhodia kovu téměř na absolutní nulu. Během experimentu byla získána teplota 1 x ^10-10 Kelvinů. To je pouze 0,000,000,000 1 stupně nad spodní hranicí.

Cílem výzkumu bylo nejen získání ultra nízkých teplot. Hlavním úkolem bylo studium magnetismu jader atomů rhodia. Tato studie byla velmi úspěšná a přinesla řadu zajímavých výsledků. Experiment pomohl pochopit, jak magnetizmus ovlivňuje supravodivé elektrony.

Dosažení rekordních nízkých teplot se skládá z několika postupných fází chlazení. Za prvé, za použití kryostatu se kov ochladí na teplotu 3 x 10 ^-3 Kelvinů. V následujících dvou fázích se používá metoda adiabatické jaderné demagnetizace. Rhodium se nejdříve ochladí na teplotu 5 * 10 ^-5 Kelvinů a poté dosáhne rekordní nízké teploty.