Какую температуру покажет термометр, если его разместить в космосе?

Где начинается космос

Азы астрономии: какая температура в космосе
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 атмосферы. 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).

Погода в космосе

Если говорить коротко, то «абсолютный ноль» — это самая низкая температура, которая возможна во Вселенной, холоднее уже некуда. В Цельсиях этот показатель равен -273,15 градусам. При такой температуре атомы, которые являются мельчайшими частицами всех химических элементов, полностью перестают двигаться. В открытом космосе молекулы есть, но их очень мало, так что они практически не взаимодействуют друг с другом. Движения нет, а это явный признак «абсолютного нуля», подробнее о котором написано в этом материале.

Интересный факт: самая холодная температура воздуха на нашей планете была зафиксирована в 1983 году, на территории Антарктиды. Тогда столбики термометров опустились до -89,15 градусов Цельсия

Строение атмосферы Земли и изменение температурного режима

Говоря о температуре на орбите земли, отметим, что ее окружает атмосфера, состоящая из нескольких отличных по составу слоев:

  1. Нижний слой – тропосфера (примерно до 10 км над Землей), в которой t постепенно снижается — примерно на 0,65º каждые 100 м.
  2. Следующий слой – промежуточный, в котором t остается примерно на одном уровне, перестает снижаться.
  3. Стратосфера располагается на расстоянии 11-50 км от земной поверхности. На расстоянии 11-25 от Земли км воздух остывает до –56,5ºС, а затем, за пределами 25 км, начинает нагреваться, и достигает примерно 0ºС. В слое от 40 до 55 км температурный режим не меняется – этакий промежуточный слой.
  4. В мезосфере, простирающейся от 50 до 80-90 км от Земли, t начинает понижаться – на 0,25-0,5º на 100 м.
  5. Примерно на линии 100 км от Земли находится Линия Кармана, условно ее принято считать переходом от атмосферы к космосу. Температура – примерно –90ºС.
  6. Термосфера простирается до 800 км над Землей. До высоты в 200-300 км температура в открытом космосе по Цельсию растет и достигает 1230º.
  7. Далее простирается экзосфера, характеризующаяся сильной разреженностью газа – так называемая сфера рассеяния.

Какая температура в открытом космосе

А какая температура в космосе (по Цельсию) за границами атмосферы Земли? Там, где космический вакуум?

Чтобы понять суть происходящих процессов – повышения или понижения температуры в отдельных точках космоса, следует обратиться к вопросу о строении. Любая материя – это скопление элементарных частиц (электронов, фотонов протонов, прочих), которые в определенных комбинациях образуют атомы и молекулы. Все микрочастицы находятся в постоянном движении. И, если сказать просто, тепло – это энергия, выделяемая при движении. Чем интенсивнее движение микрочастиц, тем выше температура тела, состоящего из них.

А космический вакуум – это, конечно, пустое пространство, но все-таки кое-какие частицы там все же передвигаются (к примеру, фотоны, несущие свет). Безусловно, плотность микрочастиц в вакууме неизмеримо ниже, чем на Земле, но движение все-таки есть. Кроме того, что космические тела испускают фотоны, несущие тепло, в космосе присутствует реликтовое излучение (образованное на ранних этапах существования Вселенной). На то, какая температура в открытом космосе, влияют планеты и их спутники, метеориты и кометы, астероиды и туманности, космическая пыль и мусор. Все эти факторы вносят свои коррективы в общую обстановку.

Вследствие чего, температура в космосе по факту не равна абсолютному нулю – предельно низкой температуре (–273º по Цельсию, 0º по Кельвину), а в среднем на 2,7º выше. Поэтому на вопрос – сколько градусов в космосе – ответ таков: по Цельсию – минус 270,425º, по Кельвину – плюс 2,725º, по Фаренгейту – минус 454,8º.

Самая низкая температура в космосе зафиксирована учеными в туманности, названной «Бумеранг». Ее обнаружил в 1998 телескоп Хаббл. Наблюдать эту туманность удается в созвездии Центавра. Туманность образовалась в результате уникального явления – звездного ветра. Это значит, что поток материи таким ветром был очень быстро вынесен с центральной звезды во Вселенную, где под влиянием резкого расширения охладился. Ученые смогли просчитать – сколько градусов в космосе по Цельсию в районе туманности Бумеранг, оказалось – минус 272º. Это зафиксированный факт – самое холодное место в космосе.

Так как Вселенная не отличается однородностью, то температурные показатели в разных ее точках несколько отличаются. В большей части пространства температура космоса по Цельсию колеблется в пределах минус 270,45º, а в облаках пыли и газа – на 10-20 градусов выше – из-за повышенной концентрации материи. А вот вблизи звезд и планет тепла намного больше.

Читайте также:  Бюджетный iPad?

Максимальные и минимальные значения

Азы астрономии: какая температура в космосе
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 температура 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 Солнца имеет температуры, превышающие 1.2-2.6 миллионов К.

Экстремальные условия космоса

Итак, по словам ученых, в открытом космосе температура равна -273,15 градусам Цельсия. Но это совершенно не значит, что все попадающие в космос объекты мгновенно обретают ту же температуру. Как и на поверхности нашей планеты, космические корабли, спутники и другие объекты могут нагреваться и охлаждаться, причем до экстремальных уровней. Но передача тепла в космосе возможна только одним способом.

Вообще, существует три способа передачи тепла:

  • проводимость, которую можно наблюдать при нагревании металлического стержня — если нагреть один конец, со временем горячей станет и противоположная часть;
  • конвекция, которую можно наблюдать, когда теплый воздух перемещается из одной комнаты в другую;
  • излучение, когда испускаемые космическими объектами элементарные частицы вроде фотонов (частиц света), электронов и протонов объединяются, образуя движущиеся частицы.

Как вы уже догадались, в космосе объекты нагреваются под воздействием активности элементарных частиц — ведь мы уже выяснили, что температура является результатом движений молекул? Фотоны и другие элементарные частицы могут излучаться Солнцем и другими космическими объектами.

Насколько сильно и быстро будут нагреваться или охлаждаться попавшие в космос объекты, напрямую зависит от их местоположения относительно звезд и планет, размеров, формы и так далее. Например, летящий в космосе космический корабль будет буквально раскален со стороны Солнца, а его теневая сторона будет очень холодной. Чем дальше корабль находится от небесного светила — тем сильнее будет разница в степени нагрева.

При строительстве космических кораблей важно учитывать экстремальные изменения температур

Международная космическая станция постоянно находится под воздействием солнечного света. Сторона, которая обращена к Солнцу, нагревается до 260 градусов Цельсия. Теневая сторона, в свою очередь, охлаждена до 100 градусов Цельсия. Экипажу космической станции иногда приходится выходить на поверхность конструкции и подвергаться резким сменам температур. Поэтому их костюмы оснащены системой нагрева и охлаждения, благодаря которой исследователи космоса чувствуют себя относительно комфортно.

О том, какие бывают скафандры, недавно писал мой коллега Артем Сутягин. Оказывается, они бывают не только космическими.

Чем дальше от Солнца расположены космические объекты, тем они холоднее. Например, температура на Плутоне, которая расположена очень далеко, равняется -240 градусам Цельсия. А самое холодное место во Вселенной расположено в туманности Бумеранг — температурный режим в этом регионе равен -272 градусам Цельсия.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!

В общем если вы когда-нибудь фантастическим образом окажетесь в открытом космосе, вам понадобится костюм, внутри которого температура будет регулироваться автоматически. Но резкие изменения температуры — не единственная проблема, которая будет вас поджидать. В космическом пространстве человеческое тело терпит много изменений, о которых можно почитать в этом материале.

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.

Читайте также:  Действительно ли американцы были на Луне?

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.

МКС

Земля движется вокруг Солнца по определенному маршруту – орбите, расстояние между планетами составляет 149,6 млн. км.
Температура в космосе
Международная космическая станция (МКС) на высоте свыше 415 км совершает вокруг Земли один оборот за 90 минут. Практически половину этого времени, следуя по орбите, пилотируемая платформа находится в тени Земли.
Согласно полученным данным, температура в космосе на неизолированных металлах МКС без нанесенного защитного покрытия, при нагревании Солнцем может составлять около + 260 градусов Цельсия.
Минимальное значение показателя за бортом МКС может достигаться в зависимости от того, в какой точке своей траектории полета она находится. В затемненных участках значение равняется минус 100 градусам.

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

Азы астрономии: какая температура в космосе
Люди начали физическое исследование космоса 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 планет Солнечной системы.

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

Температура в космосе на орбите Земли

А какая температура в космосе за бортом МКС? Ведь и сама станция, и космонавты, выходящие в открытый космос, находятся на околоземной орбите и подвергаются или жуткому холоду, стремящемуся к нулю, или попадают под прямые солнечные лучи. Первый человек, вышедший в космос – советский космонавт Алексей Леонов, имел возможность первым убедиться в этом на собственном опыте. Поверхность скафандра, попадающая под солнечные лучи, разогревалась до плюс 150ºС, а на теневой стороне остывала до минус 140ºС. Такая вот температура в космосе около МКС.

Высота орбиты МКС – порядка 400 км. На корпусе космического аппарата располагаются разные устройства и приборы, приспособленные к работе в условиях открытого космоса. Кроме температуры извне на них действуют и другие источники тепла — например, поток лучей от солнечных батарей, от корпуса самой станции. Кроме того, сам аппарат выделяет при работе тепловую энергию разного назначения и класса. Даже космонавт, находящийся на борту, излучает тепловую энергию. А так как космическое пространство одновременно может проявлять и холод, и жару, то специалисты, отвечающие за терморегуляцию МКС, вынуждены учитывать огромное количество влияющих факторов, причем с противоположными задачами – оградить станцию от перегрева от солнечных лучей и переохлаждения от космического холода.

Самая холодная зона в космосе

Ранее отмечалось, что прогревание пространства, образованного между звёздами, происходит посредством реликтового излучения. В связи с этим температура, наблюдаемая во Вселенной, не опускается ниже, чем 270 градусов. Однако, как показывает практика, в ней могут присутствовать и участки с более низкими температурными режимами.

В 1998 г. с использованием телескопического устройства под названием Хаббл, обнаружено, что температура в космосе по Цельсию непостоянна и низка. Аппаратом замечено облако из пылевых и газовых частиц. В некоторых зонах прослеживалось его значительное расширение.

Образование туманности под названием Бумеранг произошло в ходе явления, получившего название «звёздный ветер». Процесс является крайне интересным. Суть заключается в том, что из центральной части звезды с внушительной скоростью как бы «выдувается» определённый поток. Он относится к материи, которая, в свою очередь, проникает в космическое пространство с разреженной средой, а затем охлаждается по той причине, что происходит расширение.

Учёные убеждены, что температурный режим в этой зоне равняется всего 1 градус по Кельвину или минус 272 по Цельсию. Это самая низкая зафиксированная астрономами температура во всей Вселенной. К слову, расстояние между Бумерангом и Землей составляет 5 000 световых лет. Он находится в группе звёзд Центавра.

Защита от холода и жары в космосе

Защищая космические аппараты от жутких перепадов температур, ученые и конструкторы используют различные способы. Чаще всего «укутывают» объект, как в одеяло, в многослойную экранно-вакуумную изоляцию ЭВТИ, которую называют «золотой фольгой». А по факту это – специальная высококачественная полимерная пленка.

Читайте также:  iWatch - уже в октябре

Некоторые части поверхностей космических аппаратов специально оставляют открытыми – чтобы они могли поглощать солнечные лучи, или наоборот – выводили в пространство тепло, вырабатываемое изнутри. Тогда эти части покрывают или черной эмалью (для поглощения лучей), или белой эмалью (для отражения лучей).

В некоторых случаях требуется, чтобы солнечные лучи не могли прогревать какую-то поверхность совсем (обсерватории), тогда эти участки скрывают радиационным экраном.

В космических аппаратах, учитывая все нюансы, предотвращающие перегрев и переохлаждение, создают специальную полномасштабную систему СОТР. Она содержит нагреватели и холодильники. Обязательно включает тепловоды и радиаторы. Также тут присутствуют специальные датчики и множество другой аппаратуры. Ведь тепловой режим может оказаться одним из самых важных факторов системы выживания. Так, недостаточно защищенный «Луноход-2» в свое время был безвозвратно испорчен оказавшейся на его крыше горстью черного реголита, из-за которого переставшая отражать солнечные лучи теплоизоляция привела аппарат к перегреву и, как итог – к выходу из строя.

Температура на планетах Солнечной системы

Температура в космосе на орбите возле планет Солнечной системы в большей степени зависит от удаления от Солнца и наличия (или отсутствия) атмосферы. Ясно, что чем ближе светило, тем температурная отметка выше. А если имеется атмосфера – она в состоянии удержать часть поступающего тепла – подобно парнику. Так на Венере, больше удаленной от Солнца, чем Меркурий, климат все-таки жарче – благодаря имеющейся атмосфере температура на ее поверхности в среднем — 477ºС, в то время, как на Меркурии — 349,9 °C днем и минус 170,2 °C ночью. На Марсе температурный режим варьируется от 35ºС до минус 143 ºС. На Юпитере еще холоднее – до минус 153 °C. Но на Уране, имеющем атмосферный слой, это не имеет большого значения – уж очень большое расстояние до согревающей звезды, и на поверхности – всего минус 224°C. А на Плутоне всего на 23 градуса выше, чем абсолютный нуль – минус 240°C.

Почему в космосе так холодно?

Почему в космосе так холодно?

Большую часть тепла, если не все тепло Вселенной, генерируют звезды. К ним относится и наше Солнце. В недрах Солнца непрерывно происходит ядерный синтез. И температура в его центре может достигать 15 миллионов градусов по Цельсию.

Тепло, которое покидает Солнце и другие звезды, распространяется сквозь космос в виде инфракрасных волн энергии. Их еще называют солнечной радиацией. Эти лучи способны нагревать все частицы, которые встречаются на их пути. Но только частицы. Поэтому пространство, даже то, которое непосредственно примыкает к нашему Солнцу, остается очень холодным. Поэтому, на самом деле, в космосе очень холодно.

Именно поэтому ночью температура поверхности даже ближайшей к Солнцу планеты – Меркурия, опускается примерно до -200 градусов по Цельсию. А температура поверхности Плутона может достигать значения  -233 градусов по Цельсию. Но самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная в нашей Солнечной системе, была зафиксирована очень близко к нашей планете. В прошлом году ученые измерили условия в затемненном кратере на Луне. И обнаружили, что температура там падает примерно до -240 градусов.

В космосе очень холодно.

Какая температура Солнца?

На этот школьный вопрос, далеко не школьный ответ.

Какая температура Солнца?

Учёным в ответ на этот вопрос пришлось очень долго изучать Солнце, но упорный труд дал свои плоды. Давайте сначала разберём каждую часть Солнца и узнаем температуру.

Какая температура Солнца?

Ядро Солнца

В ядре Солнца гравитационное притяжение приводит к огромным температурам и давлению. Температура здесь может достигать 15 миллионов градусов по Цельсию. Атомы водорода в этой области сжимаются, и сливаются вместе для получения гелия в процессе, называемом ядерным синтезом. Ядерный синтез вырабатывает огромное количество энергии, которая излучается к поверхности Солнца и в впоследствии достигает Земли. Энергия от ядра проникает в конвективную зону.

Конвективная зона

Эта зона простирается на 200 000 км и приближается к поверхности. Температура в этой зоне опускается ниже 2 миллионов градусов Цельсия. Плотность плазмы достаточно низка, чтобы создать конвективные токи и транспортировать энергию к поверхности Солнца. Тепловые колонны зоны создают отпечаток на поверхности Солнца, придавая ему гранулированный вид, называемый супергрануляцией в самом большом масштабе и грануляцией в наименьшем масштабе.

Хромосфера

Хромосфера является одной из трёх основных слоёв Солнца, но мы не будем разбирать все и возьмём лишь одну. Её температура достигает 4 320 градусов по Цельсию.

Фотосфера

Это поверхность Солнца, её температура достигает 5 500 градусов по Цельсию. Согласитесь, это совсем не много по сравнению с ядром.

Теперь вы знаете, какая температура у Солнца.

Корона

Корона простирается на миллионы километров в космос и, как хромосфера, легко видна во время затмения. Температура короны может достигать 2 миллионов градусов Цельсия, и именно эти высокие температуры придают ей уникальные спектральные особенности. Когда она остывает, теряя как радиацию, так и тепло, вещество сдувается в виде солнечного ветра.

Источники

  • https://tvercult.ru/polezno-znat/azyi-astronomii-kakaya-temperatura-v-kosmose
  • https://Hi-News.ru/eto-interesno/kakaya-temperatura-v-kosmose.html
  • https://lfly.ru/kakaya-temperatura-v-kosmose.html
  • https://replyon.net/199-temperatura-v-kosmose.html
  • https://CosmosPlanet.ru/kosmos/kakaya-temperatura-v-kosmose.html
  • https://zen.yandex.ru/media/alivespace/pochemu-v-kosmose-tak-holodno-5de2d616e4f39f00b2d63565
  • https://zen.yandex.ru/media/obzemle/kakaia-temperatura-solnca-5d329ffe23371c00ac9a33d0
  • https://NatWorld.info/raznoe-o-prirode/temperatura-vnutri-i-na-poverhnosti-solnca-v-gradusah-po-celsiju

[свернуть]
Adblock
detector