Какая температура в разных частях космоса и почему в нем так холодно

Читать в полной версии

Какая температура в космосе

Средняя температура космического пространства вблизи Земли составляет 283,32 Кельвина (10,17 °C). В пустом межзвездном пространстве температура составляет всего 3 Кельвина (–270,15 °C), что немногим выше абсолютного нуля (−273,15 °C), или самого низкого возможного показателя температуры. При абсолютном нуле прекращается любая физическая деятельность, что делает открытый космос одним из самых холодных мест во Вселенной.

Астрономы узнают температуру в космосе на расстояниях в триллионы километров благодаря измерениям электромагнитного излучения. Цвет света, излучаемого звездой, также показывает ее температуру, а температура звезды влияет на показатели близлежащих планет. Свет возникает, когда заряженные атомные частицы вибрируют и выделяют энергию в виде фотонов. Так, более горячие объекты будут излучать фотоны более высокой энергии с соответствующей длиной волны.

Однако такие измерения подходят для чрезвычайно горячих тел (около 3000 °C), потому что более низкие температуры излучаются в инфракрасном, а не в видимом спектре. В этих случаях астрономы используют оптические фильтры, которые изолируют определенные цвета, а затем сравнивают интенсивность этих цветов, чтобы определить приблизительный пик спектра излучения.

В случае с планетами часть света может отражаться и поглощаться атмосферой, а также сохраняться за счет парникового эффекта. Поэтому астрономы оценивают температуру далеких планет посредством сложных вычислений, которые учитывают такие переменные, как температура ближайшей звезды, расстояние планеты от звезды, процент отраженного света, состав атмосферы и характеристики вращения.

Самое холодное место в космосе

Самой известной на данный момент холодной областью Вселенной считается туманность Бумеранг. Она расположена примерно в 5 тыс. световых лет от Земли в созвездии Центавра. Это молодая планетарная туманность с умирающей красной гигантской звездой в центре. Когда-то эта звезда, похожая на Солнце, крайне быстро теряла свою массу. За последние 1500 лет она потеряла почти в полтора раза больше массы Солнца. А поскольку выброс газа при потере массы происходит с огромной скоростью — 164 км/с, то при этом выделяется много тепловой энергии. Результатом процесса стало формирование крайне холодной области. Внутренняя температура туманности Бумеранг составляет –272 °C, что всего на градус выше абсолютного нуля. Астрономы сравнивают туманность с «космическим холодильником».

Почему в космосе холодно

Некоторые части космоса горячие благодаря наличию газа между звездами, а также солнечного ветра, и там температура может превышать миллионы градусов. Кроме того, на нее влияет постоянная энергия, излучаемая звездами, а также энергия от солнечных вспышек и периодических взрывов при космических событиях, таких как вспышки сверхновых. Однако средняя температура в космосе все равно низкая. Она сформировалась благодаря микроволновому фоновому излучению (CMB), или реликтовому излучению. Это остаток энергии, высвободившейся во время Большого взрыва, который оценивается почти в 2,7 Кельвина (–270,5 °C). После зарождения Вселенная была намного плотнее и горячее, чем сейчас, а начальная температура излучения составляла около 3000 Кельвинов (2726 °C).

Что препятствует «нагреванию» космоса:

• продолжающееся расширение Вселенной, которое снижает показатель CMB;
• отсутствие проводимости, возникающей при прикосновении, и конвекции, возникающей, когда жидкости передают тепло. Проводимость и конвекция не могут возникать в пустом пространстве из-за отсутствия вещества, а передача тепла происходит медленно — только за счет радиационных процессов. Космос же представляет собой вакуум, который поглощает все тепло. Это происходит из-за разреженности газа, частиц которого недостаточно, чтобы передавать тепло объектам. Кроме того, в космосе нет материи, которая могла бы поглощать эту энергию.

Температура в космосе при удалении от Земли

Диапазоны температур меняются при удалении от поверхности Земли. Чем больше высота, тем тоньше слой атмосферы, которая защищает нашу планету от прямого солнечного излучения и других космических явлений. Сама атмосфера состоит из нескольких слоев:

• тропосфера — это нижний слой, который простирается от поверхности Земли на высоту от 6 до 20 км. У поверхности Земли средняя температура составляет 17 °C, а у верхней границы тропосферы она опускается до −51 °C;
• стратосфера — следующий слой, который простирается до 50 км над поверхностью Земли. Температура там повышается от −51 °C на границе с тропосферой до −15 °C в верхнем слое;
• мезосфера — это слой от границы стратосферы до 85 км над поверхностью Земли. Он считается самым холодным, температура в нем колеблется от −15 °C на границе стратосферы до −120 °C на верхней границе;
• термосфера — это самый горячий слой атмосферы на высоте от 85 до 600 км. Здесь температура достигает 2000 °C у верхней границы, поскольку поглощается ультрафиолетовое и рентгеновское излучение Солнца;
• экзосфера — верхний слой атмосферы, не имеющий четкой границы, поскольку постепенно растворяется в пространстве космоса на расстоянии более 10 тыс. км. Температура внутри слоя может колебаться в диапазоне от 0 до 1700 °C.

Температура на планетах Солнечной системы

Средняя температура планет — это показатель над поверхностью каменистых планет: Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Поскольку у газовых гигантов нет поверхности, это значение определяется как температура, эквивалентная показателю на уровне моря на Земле.

Хотя Меркурий — ближайшая к Солнцу планета, температура на Венере выше из-за внутренних процессов, вызываемых парниковым эффектом.

Средние показатели температур на планетах:

• Меркурий — ближайшая к Солнцу планета, находится на расстоянии 57 млн км, 167 °C;
• Венера — вторая ближайшая к Солнцу планета после Меркурия, находится на расстоянии 108 млн км от звезды, 464 °C;
• Земля находится на расстоянии 150 млн км от Солнца, 15 °C;
• Марс располагается на расстоянии 228 млн км от Солнца, –65 °C;
• Юпитер — газовый гигант, находится на расстоянии 778 млн км от Солнца, –110 °C;
• Сатурн — еще один газовый гигант, который расположился в 1,4 млрд км от звезды, –140 °C;
• Уран — ледяной гигант на расстоянии 2,8 млрд км от Солнца, –195 °C;
• Нептун — второй ледяной гигант в 4,55 млрд км от звезды, –200 °C;
• Плутон — карликовая планета в 4,4–7,3 млрд км от Солнца, –225 °C.

Температура снаружи МКС

Международная космическая станция располагается в околоземном пространстве выше атмосферы, поэтому ее обитателям постоянно приходится сталкиваться с сильной жарой или холодом. Сразу за верхними слоями атмосферы Земли количество молекул газа резко падает почти до нуля, как и давление. Это означает, что над ней практически нет материи для передачи энергии, а также для буферизации прямого излучения, исходящего от Солнца. Температура снаружи МКС сильно зависит от того, освещена ли она Солнцем. На освещенной стороне температура может достигать 121 °C. Теневая сторона МКС охлаждается до –157 °C. Такой диапазон температур обусловливается тем, что в космосе практически нет атмосферы, которая могла бы задерживать тепло. Средняя же температура за бортом МКС составляет около –270 °C. Внутри станции постоянно поддерживается комфортная для жизни температура в диапазоне от 18 до 23 °C.

Скафандры астронавтов оборудованы усиленной теплоизоляцией и системами обогрева для работы в открытом космосе. В роли теплоизолятора выступают слои ткани: неопрена, гортекса или дакрона, которые покрыты внешним отражающим слоем из майлара (свето-, водо- и воздухонепроницаемый материал) или белой ткани для отражения солнечного света. Всего в гибких элементах скафандра насчитывается 16 слоев ткани.

Однако если бы астронавту пришлось дрейфовать в космосе, то воздействие почти вакуума космического пространства не могло бы заморозить его. Поскольку для замерзания требуется передача тепла, то живой организм, теряющий тепло только за счет радиационных процессов, умрет от декомпрессии из-за отсутствия атмосферы гораздо быстрее.

Читайте также:

• Солнечная система: что это и какие планеты в нее входят | РБК Тренды
• NASA: что это, расшифровка, чем занимается | РБК Тренды
• Млечный Путь: что это, фото, сколько звезд, что в центре | РБК Тренды
• Все о Плутоне: планета или нет, площадь, расстояние до Земли | РБК Тренды
• Суперлуние: что это, когда будет, влияние на природу и человека | РБК Тренды
• Самая яркая звезда на небе: как называется и как найти | РБК Тренды
• Что такое МКС, где она находится и кому принадлежит
• Сколько лететь до Марса: по времени, в километрах | РБК Тренды
• Полярная звезда: что это такое и как ее найти