Приветствую Вас на канале "Записки физика"! В продолжение наших размышлений об устройстве мира поговорим о Космосе и его температуре.
Из огромного количества документальных и фантастических фильмов о путешествиях мы знаем, что температура Космоса близка к абсолютному нулю. Однако излучение, пронизывающее космическое пространство, очень горячее - если быть точнее, оно имеет очень высокую энергию. Почему же тогда в Космосе настолько холодно? Почему, когда вблизи тёплой батареи, нам тепло и уютно, а вблизи огромных пылающих шаров, таких как Солнце и другие звёзды, температура настолько низка? Как вообще такое может быть?
В быту мы сталкиваемся с понятием температуры с раннего детства: каждый не раз лежал вместо школы в постели с простудой и градусником под мышкой. Нативно температура кажется неким неотъемлемым свойством всех материальных предметов, в том числе и нашего тела. Однако далеко не всем объектам в природе присуща эта характеристика. Скажу больше, температура в принципе не свойственна отдельным объектам.
В физике температура является фундаментальным и довольно сложным для осознания термодинамическим понятием. Это свойство характеризует не обособленные объекты, а системы огромного количества микроскопических частиц. Наши тела тоже представляют собой ансамбли множества более мелких элементов самого разного сорта - от клеток до атомов. Сами же по себе микроскопические частицы, такие как электроны, не состоящие ни из чего другого, не обладают температурой. Для них это понятие просто не имеет смысла.
Температура характеризует интенсивность непрекращающегося ни на миг теплового движения микроскопических частиц, которому подвержены все они без исключения. В ходе этого беспорядочного танца молекулы, атомы и более мелкие структурные единицы материи сталкиваются друг с другом, теряя часть своей энергии, или теплоту - в физике два этих понятия практически неразделимы. Именно количество этой выделяемой теплоты и определяет температуру рассматриваемой системы. Очевидно, что помимо энергии (массы и скорости) микрообъектов температура зависит и от их концентрации - то есть, числа частичек в некоторой единице объёма. Можно представить это как давку в метро в час-пик - чем больше людей находится на станции, тем сложнее Вам пробиться к выходу, если Вы опаздываете - Вам придётся задевать людей локтями, сталкиваться с ними и, прежде чем Вы выйдете на поверхность, Вы будете уже изрядно уставшими. Точно так же и частицы, двигаясь в плотном потоке, вынуждены натыкаться на препятствия в виде других мчащихся им наперекор частиц.
В сильной зависимости температуры от концентрации микроскопических объектов и кроется ответ на заглавный вопрос нашей сегодняшней статьи. Несмотря на колоссальное количество энергии, заключенное в звёздном ветре - многочисленных потоках частиц, испускаемых солнцами, и огромное абсолютное число этих частиц, относительное для любого выбранного объёма количество, концентрация, каких-либо объектов в Космосе чрезвычайно мала. Мчащимся с огромной скоростью микроскопическим телам просто не с кем сталкиваться, нет почти никаких причин, по которым они бы теряли свою энергию, увеличивая количество теплоты вокруг.
Таким образом, практически нулевая температура Космоса связана ни с чем иным, как с пребыванием его в состоянии, близком к абсолютному вакууму - абсолютной пустоте. Эта простая мысль так же опровергает существование в межзвёздном пространстве какого-либо иного вида материи, о котором мы пока не знаем, подчиняющегося тем же физическим законам, что и известный нам вид. Современной науке известно, что космическая пустота пронизана "тёмной" материей - материей неизвестной нам природы, однако, судя по всему, она никак не участвует в тепловом движении известных нам частиц, в противном случае Космос был бы безмерно горячим.
Благодарю Вас за прочтение и надеюсь, что Вам понравилась статья. Пишите в комментарии, статьи на какие темы Вам было бы интересно увидеть в дальнейшем. До новых встреч на канале "Записки физика"!
P. S. Буду благодарен Вам за подписку на канал и лайки :)