Здавалося б, просте і навіть наївне питання: чому космос такий холодний, якщо зорі такі гарячі? Насправді відповідь не така проста, як може здатися на перший погляд. Ми пояснимо цей фізичний процес зрозумілою мовою.
![Зірки](https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2021/12/brano-tlfhqiqalz0-unsplash.jpg)
На відміну від нашого комфортного середовища проживання на Землі, Сонячна система сповнена екстремальних температур. Сонце є розпеченою газовою кулею з температурою поверхні 5500°C, а в ядрі — до 1,5 мільйона градусів. Тим часом температура космосу, якщо відлетіти на достатню відстань від Сонця, виявиться ледь вище абсолютного нуля — приблизно -270,6°C. Як таке може бути?
Теплопровідність на планетах
Тепло поширюється через космос у вигляді випромінювання — інфрачервоної хвилі енергії, яка переходить від найгарячіших об’єктів до холодніших. Хвилі випромінювання збуджують молекули, з якими вони стикаються, викликаючи їхнє нагрівання. Саме так тепло передається від Сонця до Землі. Але річ у тім, що випромінювання нагріває ті молекули й матерію, які знаходяться на його шляху. Решта залишаються холодними.
Візьмемо Меркурій. За даними NASA, нічна температура на цій планеті може бути на 500°C нижче, ніж на денному боці, схильному до радіаційного впливу. Порівняйте це із Землею, де повітря навколо вас залишається теплим, навіть якщо ви перебуваєте в тіні. Це тому, що тепло шириться нашою планетою у три способи: теплопровідність, конвекція та випромінювання.
Коли сонячне випромінювання потрапляє та нагріває молекули в нашій атмосфері, вони передають цю додаткову енергію молекулам навколо себе. Потім ці молекули зіштовхуються зі своїми сусідами та нагрівають їх. Це перенесення тепла від молекули до молекули називається теплопровідністю, і це ланцюгова реакція, яка нагріває області за межами шляху сонячного випромінювання.
Передача тепла у космічному вакуумі
Космічний простір є вакуумом. Тобто, дуже розріджене середовище, що практично повністю порожнє. Космічний вакуум не досконалий, і в міжзоряному просторі є по кілька атомів водню на кубічний сантиметр. Молекули газу в космосі перебувають далеко одна від одної, щоб регулярно стикатися. Отже, навіть коли сонце нагріває їх інфрачервоними хвилями, передача тепла через теплопровідність неможлива. Так само конвекція — форма теплопередачі, що відбувається у присутності сили тяжіння — важлива для розсіювання тепла по Землі, але у космосі не відбувається через невагомість. Тому єдиним способом передачі енергії від Сонця до Землі залишається випромінювання.
Коли інженерка-теплотехнік проєкту NASA DART Елізабет Абель розробляла сонячний зонд Parker, вона зіткнулася з проблемою нагрівання космічних апаратів у космосі при безпосередній близькості до Сонця. Parker вже встановив рекорди мінімального зближення із Сонцем, а також як найшвидший об’єкт, коли-небудь створений людиною. Від руйнівної температури Сонця апарат рятує тепловий екран, встановлений лише з одного боку, і цього виявилося достатньо.
«Завдання цього екрана — забезпечити захист від перегріву екстремальною температурою сонячного випромінювання. У той час, коли захист розжарюється до понад 1000°С, решта корпусу зонда, що перебуває в тіні, залишається холодною та становить -150 градусів», — пояснює Елізабет Абель.
Екстремальні перепади температур на сотні градусів можуть здатися неймовірними, але у космосі все саме так і відбувається. Справжня дивність для космосу — це Земля: серед найсильнішого холоду та екстремальної спеки наша атмосфера зберігає м’якість, що дозволяє підтримувати життя у комфортних для неї умовах.
Нагадаємо, що раніше ми складали список із ТОП-7 загадок Всесвіту.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтесь: https://t.me/ustmagazine