Есть ли воздух в космосе

Для того чтобы дать ответ на вопрос о том, почему в космосе нет воздуха, нужно для начала определить, что такое воздух. Итак, воздух — это не что иное, как молекулы и частицы, плавающие в пространстве. Подробности в статье.

Земля и ее атмосфера

Если говорить о нашей планете Земля, то существует большое количество молекул, атомов, частиц, которые составляют нашу атмосферу. В воздухе по объему имеется около 78,09 % азота, 20,95 % кислорода, 0,04 % диоксида углерода и т. д. На основании плотности молекул на разных уровнях ученые делят атмосферу на пять основных слоев:

  1. Тропосфера: от 0 до 12 км над уровнем моря.
  2. Стратосфера: от 12 до 50 км.
  3. Мезосфера: от 50 до 80 км.
  4. Термосфера: от 80 до 700 км.
  5. Экзосфера: от 700 до 10 000 км.

Эти слои существуют, потому что гравитация Земли притягивает к себе все молекулы. Собственно, этот факт и объясняет, почему воздух не улетает в космос вместе с атмосферой. Плотность молекул тропосферы высока, потому что это слой, который находится ближе всего к поверхности Земли, а значит, влияние силы тяжести на молекулы очень велико. Однако если мы будем подниматься все выше и выше и таким образом отдаляться от поверхности Земли, эффект гравитации уменьшится со временем, а вместе с этим снизится и плотность воздуха. Поэтому слой экзосферы имеет, по сравнению со слоем тропосферы, крайне низкий процент содержания молекул.

Теперь перейдем непосредственно к вопросу о том, почему в космосе нет воздуха. Собственно, с точки зрения физики и астрономии этот вопрос не на 100 % корректно сформулирован. Дело в том, что воздух присутствует даже в космосе. Единственное замечание — такой воздух не подходит ни для каких живых существ. Также стоит уточнить, что когда мы думаем над вопросом о том, почему в космосе нет воздуха, имеем ли мы в виду под словом «космос» непосредственно пустое пространство или атмосферу других планет?

Действительно ли в космосе нет воздуха?

Так, если мы говорим об атмосфере других планет, то стоит отметить, что каждая планета имеет свою собственную гравитацию. Эта гравитация также зависит от массы планеты, потому что это не что иное, как сила, влияющая на степень искривления пространства-времени. Чем больше масса тела (планеты или звезды), тем выше степень искривления. Это также значит, что чем больше масса тела, тем сильнее гравитация. На других планетах соотношение плотности молекул в различных слоях атмосферы и силы гравитации идентично природе отношений гравитации и атмосферы на планете Земля.

Итак, плотность молекул воздуха будет более высокой у поверхности планеты, а уменьшаться показатель плотности будет при движении вверх. Однако для существования живых организмов на этой планете состав молекул воздуха должен быть сбалансированным, подобно тому, что на Земле.

Но если говорить о пустом пространстве космоса, которое мы называем вакуумом, то следует также сказать, что на самом деле это совсем не вакуум. Потому что даже пустое пространство — это что-то. В нем также имеются молекулы водорода и некоторые другие частицы. Но плотность этих молекул и частиц крайне ничтожна, потому что на них не оказывает сильного влияния гравитационное поле какого-нибудь небесного объекта.

По этой причине мы говорим, что в космосе нет воздуха. Но на самом деле это неправда. В космическом пространстве все же существуют некоторые частицы.

Объяснение для детей: почему в космосе нет воздуха

Представьте себе большую пустую комнату (например, размером с город). Теперь вообразите, что вы оставили в ней муравья. Вероятность того, что вам удастся его найти, равна 1/1000000000. Вселенная — такая же комната, а поскольку газ имеет тенденцию занимать все свободное пространство, молекулы его отдаляются далеко друг от друга — их плотность крайне мала.

Это словно капля чернил в океане — ее не видно, она ни на что не влияет. Стоит отметить, что на самом деле из атмосферы Земли все-таки выходит определенный процент воздуха, который, попадая во вселенную, не оказывает никакого значительного эффекта на космическое пространство.

В целом космос — это настолько загадочно, что ученые до сих пор не выяснили, какими свойствами он обладает. Физики уверены, что в космическом пространстве даже существуют некоторые частицы, о которых мы еще не знаем. Итак, поскольку воздух состоит из частиц, молекул и т. д., будет неправильно, если мы скажем, что в космосе нет воздуха. Вместо этого мы должны спросить себя о том, какие частицы есть в космосе.

Читайте также:  Бесплатный видеохостинг для видео

Какая температура в космосе за пределами земной атмосферы? А в межзвездном пространстве? А если мы выйдем за пределы нашей галактики, будет ли там холоднее, чем внутри Солнечной системы? И можно ли вообще говорить о температуре применительно к вакууму? Попробуем разобраться.

ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛО.

Для начала необходимо понять, чем же в принципе является температура, как образуется тепло и отчего возникает холод. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмотреть строение материи на микроуровне. Все вещества во Вселенной состоят из элементарных частиц — электронов, протонов, фотонов и так далее. Из их сочетания образуются атомы и молекулы.

Микрочастицы не являются неподвижными объектами. Атомы и молекулы постоянно колеблются. А элементарные частицы и вовсе перемещаются со скоростями, близкими к световым. Какая тут связь с температурой? Прямая: энергия движения микрочастиц — это и есть тепло. Чем сильнее колеблются молекулы в куске металла, например, тем горячее он будет.

ЧТО ТАКОЕ ХОЛОД!?

Но если тепло — это энергия движения микрочастиц, то какой будет температура в космосе, в вакууме? Конечно, межзвездное пространство не совсем пустое — сквозь него движутся фотоны, несущие свет. Но плотность материи там намного ниже, чем на Земле.

Чем меньше атомы сталкиваются друг с другом, тем слабее греется вещество, которое из них состоит. Если находящийся под большим давлением газ выпустить в разреженное пространство, его температура резко понизится. На этом принципе основана работа всем известного компрессорного холодильника. Таким образом, температура в открытом космосе, где частицы находятся очень далеко друг от друга и не имеют возможности сталкиваться, должна стремиться к абсолютному нулю. Но так ли это на практике?

КАК ПРОИСХОДИТ ПЕРЕДАЧА ТЕПЛА!?

Когда вещество нагревается, его атомы испускают фотоны. Это явление тоже хорошо всем знакомо — накалившийся металлический волосок в электрической лампочке начинает ярко светиться. При этом фотоны переносят тепло. Таким образом энергия переходит от горячего вещества к холодному.

Космическое пространство не только пронизано фотонами, которые испускают бесчисленные звезды и галактики. Вселенная заполнена также так называемым реликтовым излучением, которое образовалось на ранних этапах ее существования. Именно благодаря этому явлению температура в космосе не может опуститься до абсолютного нуля. Даже вдали от звезд и галактик материя будет получать рассеянное по Вселенной тепло от реликтового излучения.

ЧТО ТАКОЕ АБСОЛЮТНЫЙ НУЛЬ?

Никакое вещество нельзя охладить ниже определенной температуры. Ведь остывание — это потеря энергии. В соответствии с законами термодинамики в определенной точке энтропия системы достигнет нуля. В этом состоянии вещество уже не сможет терять энергию. Это и будет предельно возможная низкая температура. Абсолютный нуль — это минус 273,15 °C или ноль по шкале Кельвина. Теоретически такую температуру можно получить в замкнутых системах. Но на практике нигде во Вселенной невозможно создать область пространства, на которую не действовали бы никакие внешние силы.

КАКАЯ ТЕМПЕРАТУРА В КОСМОСЕ!?

Наша Вселенная не однородна. Ядра звезд раскалены до миллионов градусов. Но большая часть пространства, конечно же, значительно холодней. Если говорить о том, какая температура в открытом космосе, то она всего на 2,7 градуса выше значения абсолютного нуля и составляет минус 270,45 по Цельсию.

Это тепло возникает за счет уже упоминавшегося реликтового излучения. Но Вселенная расширяется, а это означает, что ее температура будет постепенно снижаться. Теоретически через триллионы лет вещество в ней может охладиться до минимально возможной отметки. Но вопрос о том, закончится ли расширение Вселенной «тепловой смертью», либо же она станет более разнородной и структурированной из-за действия сил гравитации, остается предметом дискуссий.

В местах скопления материи теплее, но ненамного. Облака газа и пыли, встречающиеся между звездами нашей галактики, имеют температуру от 10 до 20 градусов выше абсолютного нуля, то есть минус 263−253 °C. И только вблизи звезд, внутри которых протекают реакции ядерного синтеза, можно найти достаточно тепла для комфортного существования белковых форм жизни.

ТЕМПЕРАТУРА НА ОКОЛОЗЕМНОЙ ОРБИТЕ.

А какова температура вблизи нашей планеты? Стоит ли космонавтам, отправляющимся на МКС, запасаться теплыми вещами? На околоземной орбите металл под прямыми лучами солнца прогревается до 160 градусов Цельсия. В то же время в тени предметы будут остывать до минус 100 °C. Поэтому для выхода в открытый космос используются скафандры с надежной теплоизоляцией, нагревателями и системой охлаждения, защищающие человека от столь серьезного перепада температур.

Не менее экстремальные условия на поверхности Луны. На ее освещенной стороне жарче, чем в Сахаре. Температура там может превысить 120 °C. Но на темной стороне она падает приблизительно до минус 170 °С. Во время высадки на Луну американцы использовали скафандры, в которых было 17 слоев защитных материалов. Терморегуляция обеспечивалась специальной системой трубочек, в которых циркулировала вода.

ТЕМПЕРАТУРА НА ДРУГИХ ПЛАНЕТАХ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ.

На климат большое влияние оказывает наличие либо отсутствие атмосферы. Это второй по значению фактор после расстояния до Солнца. Понятно, что по мере удаления от светила температура в космосе падает. Но наличие атмосферы позволяет удержать часть тепла благодаря парниковому эффекту. Наиболее яркой иллюстрацией этого явления может служить климат Венеры. Температура на ее поверхности достигает 477 °C. Благодаря атмосфере Венера жарче, чем Меркурий, который находится ближе к Солнцу. Средняя температура поверхности Меркурия 349,9 °C днем и минус 170,2 °C ночью. Марс может нагреваться до 35 градусов Цельсия летом на экваторе и охлаждаться до −143 °C зимой в районе полярных шапок. На Юпитере температура достигает −153 °C.

Читайте также:  Ватсап как написать в личку

Но чем дальше от Солнца, тем холоднее. Уран уже не спасает даже атмосферный слой. Он хоть и задерживает тепло, не давая ему сразу уходить в открытый космос, но температура там все равно падает до минус 224 °C. Но холоднее всего на Плутоне. Температура его поверхности — минус 240 °C. Это лишь на 33 градуса выше абсолютного нуля.

САМОЕ ХОЛОДНОЕ МЕСТО В КОСМОСЕ.

Выше было сказано, что межзвездное пространство прогревается реликтовым излучением, а потому температура в космосе по Цельсию не опускается ниже минус 270 градусов. Но оказывается, могут существовать и более холодные участки. В 1998 году телескоп Хаббл обнаружил газо-пылевое облако, которое стремительно расширяется. Туманность, названная Бумерангом, образовалась вследствие явления, известного как звездный ветер. Это очень интересный процесс. Суть его состоит в том, что из центральной звезды с огромной скоростью «выдувается» поток материи, которая попадая в разреженное космическое пространство охлаждается вследствие резкого расширения.

По оценкам ученых, температура в туманности Бумеранг составляет всего один градус по шкале Кельвина, или минус 272 °C. Это самая низкая температура в космосе, которую на данный момент удалось зафиксировать астрономам. Туманность Бумеранг находится на расстоянии 5 тысяч световых лет от Земли. Наблюдать ее можно в созвездии Центавра.

Человечество относится к космосу, как к чему-то неизведанному и таинственному. Космическое пространство — это пустота, существующая между небесными телами. Атмосферы твердых и газообразных небесных тел (звезды и планеты) не имеют фиксированного верхнего предела, но постепенно становятся тоньше по мере увеличения расстояния до небесного тела. На определенной высоте это называется началом пространства. Какая температура в космосе, и прочие сведения будут рассказаны в этой статье.

Общее понятие

В космическом пространстве существует высокий вакуум с низкой плотностью частиц. Воздух в космосе отсутствует. Из чего состоит космос? Это не пустое пространство, оно содержит:

  • газы;
  • космическую пыль;
  • элементарные частицы (нейтрино, космические лучи);
  • электрические, магнитные и гравитационные поля;
  • также электромагнитные волны (фотоны).

Абсолютный вакуум, или почти полный, делает пространство прозрачным, и позволяет наблюдать чрезвычайно удаленные объекты, такие как другие галактики. Но туман межзвездной материи также может серьезно затруднить представление о них.

Поездки или перевозки в космическом пространстве или через него, называются космическими поездками.

Где начинается космос

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).

Какое давление и температура в космосе

Абсолютный вакуум недостижим даже в космосе. Так как найдётся несколько атомов водорода на определённый объем. При этом, величины космического вакуума недостаточно, чтобы человек лопнул, как воздушный шарик, который перекачали. Не произойдет это той простой причине, что наше тело достаточно прочное, чтобы удержать свою форму, но это его всё равно не спасёт организм от смерти.

И дело тут не в прочности. И даже не в крови, хоть в ней есть примерно 50% воды, она находится в закрытой системе под давлением. Максимум — вскипит слюна, слёзы, и жидкости, что смачивают альвеолы в лёгких. Грубо говоря, человек погибнет от удушья. Даже на относительно малых высотах в атмосфере условия враждебны человеческому телу.

Ученый ведут спор: полный вакуум или нет в космосе, но все-таки склоняются ко мнению, полное значение недостижимо за счет молекул водорода.

Высота, в которой атмосферное давление соответствует давлению паров воды при температуре человеческого тела, называется линией Армстронга. Она расположена на высоте около 19.14 км. В 1966 году астронавт испытывал скафандр и был подвержен декомпрессии на высоте 36500 метров. За 14 секунд он отключился, но не взорвался, а выжил.

Читайте также:  Как включить слот сим карты

Максимальные и минимальные значения

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.

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.

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.

Теплообмен

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

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

Вывод

Поскольку свет имеет конечную скорость, ограничиваются размеры непосредственно наблюдаемой вселенной. Это оставляет открытым вопрос о том, является ли Вселенная конечной или бесконечной. Космос продолжает быть загадкой для человека, полной феноменов. На многие вопросы современная наука пока не может дать ответы. Но какая температура в космосе, уже удалось выяснить, а какое давление в пространстве — со временем удастся измерять.

Оцените статью
Adblock detector