Temperatura nello spazio di Celsius. Qual è la temperatura nello spazio esterno?

Qual è la temperatura nello spazio al di fuori dell'atmosfera terrestre? E nello spazio interstellare? E se andiamo oltre la nostra galassia, sarà più freddo lì che all'interno del sistema solare? Ed è persino possibile parlare della temperatura in relazione al vuoto? Proviamo a capirlo.

Cosa è caldo

Per prima cosa devi capire cosa, in linea di principio, è la temperatura, come si forma il calore e perché c'è freddo. Per rispondere a queste domande, è necessario considerare la struttura della materia a livello micro. Tutte le sostanze nell'universo sono costituite da particelle elementari - elettroni, protoni, fotoni e così via. Dalla loro combinazione, si formano atomi e molecole.

Le microparticelle non sono oggetti fissi. Atomi e molecole fluttuano costantemente. E le particelle elementari si muovono affatto a velocità prossime alla luce. Qual è il collegamento con la temperatura? Diretto: l'energia del movimento delle microparticelle è il calore. Più molecole oscillano in un pezzo di metallo, per esempio, più caldo sarà.

Che cos'è freddo?

Ma se il calore è l'energia del movimento delle microparticelle, allora quale sarà la temperatura nello spazio, nel vuoto? Naturalmente, lo spazio interstellare non è completamente vuoto - i fotoni che trasportano la luce viaggiano attraverso di esso. Ma la densità della materia è molto più bassa che sulla Terra.

Quanto più piccoli sono gli atomi si scontrano, tanto più debole è la sostanza riscaldata, che consiste in essi. Se un gas ad alta pressione viene rilasciato in uno spazio rarefatto, la sua temperatura calerà bruscamente. Questo principio si basa sul lavoro del noto raffreddatore del compressore. Pertanto, la temperatura nello spazio aperto, dove le particelle sono molto distanti l'una dall'altra e non hanno la capacità di scontrarsi, dovrebbe tendere allo zero assoluto. Ma è nella pratica?

Com'è il trasferimento di calore

Quando una sostanza viene riscaldata, i suoi atomi emettono fotoni. Questo fenomeno è anche ben noto a tutti - i capelli metallici incandescenti in una lampadina cominciano a brillare intensamente. In questo caso, i fotoni trasferiscono il calore. Quindi, l'energia passa dal caldo al freddo.

Lo spazio esterno non è solo permeato dai fotoni che emettono innumerevoli stelle e galassie. L'universo è anche pieno della cosiddetta radiazione relitta, che si è formata nelle prime fasi della sua esistenza. È a causa di questo fenomeno che la temperatura nello spazio non può scendere allo zero assoluto. Anche lontano dalle stelle e dalle galassie, la materia riceverà calore diffuso in tutto l'Universo dalla radiazione di fondo.

Cos'è lo zero assoluto

Nessuna sostanza può essere raffreddata al di sotto di una certa temperatura. Dopotutto, il raffreddamento è una perdita di energia. Secondo leggi della termodinamica a un certo punto, l'entropia del sistema raggiunge lo zero. In questo stato, la sostanza non può più perdere energia. Questa sarà la temperatura più bassa possibile.

Zero assoluto - Questo è meno 273.15 ° C o zero sulla scala Kelvin. In teoria, questa temperatura può essere ottenuta in sistemi chiusi. Ma in pratica, da nessuna parte nell'Universo è impossibile creare una regione dello spazio in cui nessuna forza esterna potrebbe agire.

Qual è la temperatura nello spazio

Il nostro universo non è omogeneo. I nuclei delle stelle sono riscaldati a milioni di gradi. Ma la maggior parte dello spazio, ovviamente, è molto più fredda. Se parliamo di che temperatura è nello spazio aperto, allora è solo 2,7 gradi sopra lo zero assoluto ed è meno 270,45 gradi Celsius.

Questo calore sorge a causa della già citata radiazione di reliquia. Ma l'Universo si sta espandendo, il che significa che la sua temperatura diminuirà gradualmente. Teoricamente, dopo trilioni di anni, la sostanza in esso può raffreddarsi al livello più basso possibile. Ma la questione se l'espansione dell'Universo finirà con la "morte termica", o se diventerà più eterogenea e strutturata a causa dell'azione delle forze di gravità, rimane una questione di dibattito.

Nei luoghi di accumulo di materia è più caldo, ma non molto. Nuvole di gas e polvere trovate tra le stelle della nostra galassia hanno una temperatura di 10-20 gradi sopra lo zero assoluto, cioè meno 263-253 ° C. E solo vicino alle stelle, all'interno delle quali avvengono le reazioni di fusione nucleare, si può trovare abbastanza calore per una comoda esistenza delle forme di vita delle proteine.

Temperatura dell'orbita terrestre bassa

E qual è la temperatura vicino al nostro pianeta? Vale la pena che i cosmonauti si rechino alla ISS per fare scorta di cose calde? In un'orbita vicino alla Terra, il metallo sotto la luce solare diretta riscalda fino a 160 gradi Celsius. Allo stesso tempo, all'ombra gli oggetti si raffredderanno fino a meno 100 ° C. Pertanto, per le passeggiate nello spazio, tute spaziali con isolamento termico affidabile, riscaldatori e sistema di raffreddamento proteggere la persona da una differenza di temperatura così grave.

Non meno condizioni estreme sulla superficie della luna. Dal suo lato illuminato è più caldo che nel Sahara. La temperatura può superare i 120 ° C. Ma sul lato oscuro, cade a circa meno 170 ° C. Durante lo sbarco sulla luna, gli americani usavano tute spaziali in cui c'erano 17 strati di materiali protettivi. La termoregolazione era fornita da uno speciale sistema di tubi in cui circolava acqua.

Temperature su altri pianeti nel sistema solare

Il clima è fortemente influenzato dalla presenza o dall'assenza dell'atmosfera. Questo è il secondo fattore più importante dopo la distanza dal Sole. È chiaro che mentre la distanza dalla stella si sposta, la temperatura nello spazio diminuisce. Ma la presenza dell'atmosfera ti consente di mantenere un po 'di calore effetto serra.

L'illustrazione più vivida di questo fenomeno è il clima di Venere. La temperatura sulla sua superficie raggiunge 477 ° C. Grazie all'atmosfera, Venere è più calda di Mercurio, che è più vicino al Sole.

La temperatura media della superficie di Mercurio è 349.9 ° C durante il giorno e meno di 170.2 ° C durante la notte.

Marte può scaldare fino a 35 gradi Celsius in estate all'equatore e raffreddare fino a -143 ° C in inverno attorno alle calotte polari.

Su Giove, la temperatura raggiunge -153 ° C.

Ma più lontano dal Sole, più è freddo. Urano non salva nemmeno lo strato atmosferico. Sebbene mantenga il calore, non gli permette di andare immediatamente nello spazio, ma la temperatura scende ancora a meno 224 ° C.

Ma la cosa più fredda su Plutone. La temperatura della sua superficie è meno 240 ° C. Questo è solo 33 gradi sopra lo zero assoluto.

Il posto più freddo nello spazio

Sopra di esso è stato detto che lo spazio interstellare è riscaldato dalla radiazione della reliquia, e quindi la temperatura in gradi Celsius non scende sotto meno 270 gradi. Ma si scopre che potrebbero esserci aree più fredde.

Nel 1998, il telescopio Hubble scoprì una nube di polvere di gas, che si stava rapidamente espandendo. La nebulosa, chiamata Boomerang, era formata da un fenomeno noto come vento stellare. Questo è un processo molto interessante. La sua essenza sta nel fatto che un flusso di materia viene "espulso" dalla stella centrale ad una velocità tremenda, e quando entra nello spazio rarefatto, viene raffreddato a causa di una forte espansione.

Gli scienziati stimano che la temperatura nella Nebulosa del Boomerang è solo di un grado sulla scala Kelvin, o meno 272 ° C. Questa è la temperatura più bassa nello spazio che gli astronomi sono riusciti a risolvere al momento. La Nebulosa del Boomerang è a una distanza di 5 mila anni luce dalla terra Puoi guardarlo nella costellazione del Centauro.

La temperatura più bassa sulla terra

Quindi, abbiamo scoperto qual è la temperatura nello spazio e qual è il posto più freddo. Resta ora da scoprire quali sono le temperature più basse ottenute sulla Terra. E questo è successo durante i recenti esperimenti scientifici.

Nel 2000, i ricercatori dell'Università di Tecnologia di Helsinki hanno raffreddato un pezzo di metallo rodiato quasi allo zero assoluto. Durante l'esperimento, è stata ottenuta una temperatura di 1 * 10 ^-10 Kelvin. Questo è solo 0,000,000,000 1 gradi sopra il limite inferiore.

Lo scopo della ricerca non era solo quello di ottenere temperature ultra-basse. Il compito principale era studiare il magnetismo dei nuclei degli atomi di rodio. Questo studio ha avuto molto successo e ha portato un numero di risultati interessanti. L'esperimento ha aiutato a capire in che modo il magnetismo influenza gli elettroni superconduttori.

Raggiungere le basse temperature da record consiste in diverse fasi successive di raffreddamento. Innanzitutto, utilizzando un criostato, il metallo viene raffreddato a una temperatura di 3 * 10 ^-3 Kelvin. Nelle prossime due fasi, viene utilizzato il metodo della demagnetizzazione nucleare adiabatica. Il rodio viene prima raffreddato a una temperatura di 5 * 10 ^-5 Kelvin, quindi raggiunge una temperatura minima record.