Słońce znajduje się około 150 milionów kilometrów od Ziemi, ale każdego dnia czujemy jego ciepło. To zadziwiające, jak płonący obiekt z daleka może wyrzucić swoje ciepło na tak dużą odległość.
Nie mówimy o temperaturach, które ledwo rejestrują jego obecność. W 2019 roku temperatura w Kuwejcie osiągnęła 63 ° C w bezpośrednim świetle słonecznym. Gdybyś miał stać przez dłuższy czas w takich temperaturach, ryzykowałbyś śmierć z powodu udaru cieplnego.
ZWIĄZANE Z: CZY JUŻ CZAS MIEĆ PRAWO DLA PRZESTRZENI ZEWNĘTRZNEJ?
Ale co zastanawia większość z nich to fakt, że przestrzeń kosmiczna pozostaje zimna nawet wtedy, gdy ziemia spala miliony kilometrów dalej. Dlaczego więc przestrzeń jest tak zimna, skoro słońce jest tak gorące?
Aby zrozumieć to zagadkowe zjawisko, ważne jest, aby najpierw rozpoznać różnicę między dwoma terminami, które są często używane zamiennie: ciepło i temperatura.
Rola ciepła i temperatury
Mówiąc prościej, ciepło to energia zmagazynowana wewnątrz obiektu, podczas gdy ciepło lub zimno tego obiektu są mierzone przez temperatura. Tak więc, gdy ciepło jest przenoszone na obiekt, jego temperatura wzrasta. I następuje spadek wartości temperatury, gdy ciepło jest odbierane z obiektu.
Ta wymiana ciepła może zachodzić w trzech trybach: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie.
Przenoszenie ciepła przez przewodzenie zachodzi w ciałach stałych. Gdy cząstki stałe są podgrzewane, zaczynają wibrować i zderzać się ze sobą, przenosząc ciepło z cieplejszych cząstek do zimniejszych.
Przenoszenie ciepła przez konwekcję jest zjawiskiem obserwowanym w cieczach i gazach. Ten rodzaj wymiany ciepła występuje również na powierzchni między ciałami stałymi a płynami.
Gdy płyn jest podgrzewany, cząsteczki unoszą się w górę i niosą ze sobą energię cieplną. Nagrzewnica pokojowa jest najlepszym przykładem demonstrującym konwekcyjny transfer ciepła.
Gdy grzejnik ogrzewa otaczające powietrze, temperatura powietrza wzrośnie, a powietrze podniesie się do szczytu pokój. Chłodne powietrze znajdujące się u góry jest zmuszane do opuszczania się i ogrzewania, tworząc prąd konwekcyjny.
Przenoszenie ciepła przez promieniowanie to proces, w którym obiekt uwalnia ciepło w postaci światła. Wszystkie materiały emitują pewną ilość energii cieplnej w zależności od ich temperatury.
W temperaturze pokojowej wszystkie obiekty, w tym ludzie, emitują ciepło w postaci fal podczerwonych. To dzięki promieniowaniu kamery termowizyjne mogą wykrywać obiekty nawet w nocy.
Im cieplejszy obiekt, tym więcej promieniuje. Słońce jest doskonałym przykładem promieniowania cieplnego, które przenosi ciepło w całym Układzie Słonecznym.
Teraz, gdy znasz różnicę między ciepłem a temperaturą, jesteśmy bardzo blisko odpowiedzi na pytanie postawione w tytule tego artykułu.
Teraz wiemy, że temperatura może wpływać tylko na materię. Jednak przestrzeń nie ma wystarczającej ilości cząstek i jest to prawie całkowita próżnia i nieskończona przestrzeń.
Oznacza to, że przenoszenie ciepła jest nieefektywne. Niemożliwe jest przenoszenie ciepła przez przewodzenie lub konwekcję.
Promieniowanie pozostaje jedyną możliwością.
Kiedy ciepło słoneczne pada na obiekt, atomy tworzące obiekt zacznie absorbować energię. Ta energia zaczyna wprawiać atomy w drgania i powoduje, że wytwarzają w tym procesie ciepło.
Jednak z tym zjawiskiem dzieje się coś interesującego. Ponieważ nie ma sposobu na przewodzenie ciepła, temperatura obiektów w przestrzeni pozostanie taka sama przez długi czas.
Gorące przedmioty pozostają gorące, a zimne zimne.
Ale kiedy promieniowanie słoneczne dociera do ziemskiej atmosfery, jest dużo materii do pobudzenia. Dlatego promieniowanie słoneczne odczuwamy jako ciepło.
To naturalnie nasuwa pytanie: co by się stało, gdybyśmy umieścili coś poza ziemską atmosferą?
przestrzeń może zamarznąć lub spalić z łatwością
Kiedy obiekt zostanie umieszczony poza atmosferą ziemską i wystawiony na bezpośrednie działanie promieni słonecznych, zostanie podgrzany do około 120 ° C.Obiekty wokół Ziemi oraz w przestrzeni kosmicznej, które nie otrzymują bezpośredniego światła słonecznego, mają około 10 ° C.
Temperatura 10 ° C jest spowodowana nagrzewaniem się niektórych cząsteczek, które uciekają z ziemskiej atmosfery. Jeśli jednak zmierzymy temperaturę pustej przestrzeni między ciałami niebieskimi w kosmosie, jest ona tylko 3 kelwiny powyżej zera bezwzględnego.
Tak więc głównym wnioskiem jest to, że temperaturę słońca można odczuć tylko wtedy, gdy jest materia, która może je pochłonąć. przestrzeń prawie nie ma w niej znaczenia; stąd chłód.
Dwie strony ciepła słonecznego
Wiemy, że zacienione obszary stają się zimne. Najlepszym przykładem jest noc, kiedy temperatura spada, ponieważ nie ma promieniowania ting tej części ziemi.
Jednak w kosmosie sytuacja wygląda trochę inaczej.Tak, obiekty, które są ukryte przed promieniowaniem słonecznym, będą zimniejsze niż miejsca, które wpadają w światło słoneczne, ale różnica jest dość drastyczna.
Obiekt w kosmosie będzie miał dwie skrajne temperatury po obu stronach.
Weźmy na przykład księżyc. Obszary, które dostają światło słoneczne, są podgrzewane do 127 ° C, a ciemna strona księżyca będzie miała zamarznięcie -173 ° C.
Ale dlaczego Ziemia nie ma takich samych efektów? Dzięki naszej atmosferze fale podczerwone słońca są odbijane, a te, które wchodzą do atmosfery ziemskiej, są równomiernie rozproszone.
Dlatego odczuwamy stopniową zmianę temperatury, a nie ekstremalne gorąco lub zimno.
Innym przykładem pokazującym biegunowość temperatury w przestrzeni jest wpływ słońca na Parkera. Solar Probe. Parker Solar Probe to program NASA, w ramach którego sonda została wysłana w kosmos w celu zbadania słońca.
W kwietniu 2019 roku sonda znajdowała się zaledwie 15 milionów mil od Słońca. Aby się chronić, używał osłony termicznej.
POWIĄZANE: 7 WSPÓLNYCH MITÓW KOSMICZNYCH OBALONYCH PRZEZ AKTUALNYCH ASTRONAUTÓW I NAUKĘ
Temperatura osłony termicznej bombardowanej promieniowaniem słonecznym wynosiła 121 ° C podczas gdy reszta sondy znajdowała się w temperaturze -150 ° C.
Przestrzeń jest ostatecznym termosem
Gdy nie ma nic do podgrzania, temperatura system pozostaje podobnie. Tak jest w przypadku przestrzeni. Promieniowanie słoneczne może przez nią przechodzić, ale nie ma tam molekuł ani atomów, które mogłyby pochłonąć to ciepło.
Nawet gdy skała nagrzewa się powyżej 100 ° C przez promieniowanie słoneczne, przestrzeń wokół niej nie pochłaniają każdą temperaturę z tego samego powodu. Gdy nie ma materii, przenoszenie temperatury nie następuje.
Dlatego nawet gdy słońce jest gorące, przestrzeń pozostaje zimna jak lód!