Почему космос такой холодный, когда в нем существует огромное количество очень горячих звезд? Это интересный вопрос, давайте попробуем в нем разобраться вместе.
В отличие от уютной среды обитания здесь, на Земле, наша солнечная система полна экстремальных температур. Солнце - раскаленный газовый шарик, с температурой на поверхности около 6000 °C. В то время, как температура в открытом космосе, если вы удалитесь достаточно далеко от тепленькой атмосферы Земли будет равна -273,15°C. Как такое возможно?
Тепло - это энергия, хранящаяся внутри объекта. Когда оно передается объекту - его температура повышается, ну, и, если его извлекают из объекта, то температура снижается.
Тепло распространяется в космосе в виде излучения. Оно нагревает молекулы, с которыми контактирует. Именно так тепло путешествует от Солнца к Земле, но, проблема в том, что излучение нагревает только те молекулы и материю, которые находятся на его пути. Все остальное остается холодным. Например, у Меркурия, солнечная сторона может нагреваться до 427°C, в то время как освежающая, ночная часть планеты, может замерзать с температурой -180°C.
Сравните это с Землей, где воздух остается теплым, даже если вы находитесь в тени, а в некоторые сезоны даже ночью. Это все из-за того, что тепло распространяется по нашей замечательной планете тремя способами, а не одним: теплопроводностью, конвекцией и излучением.
Теплопередача через проводимость происходит в твердых телах. Когда твердые частицы нагреваются, они начинают вибрировать и сталкиваться друг с другом, передавая при этом тепло от более горячих частиц к более холодным.
Теплопередача через конвекцию - явление, наблюдаемое в жидкостях и газах, и на поверхности между твердыми телами и жидкостями. Когда жидкость нагревается, горячие молекулы поднимаются и переносят тепловую энергию вместе с ними, а холодные, в свою очередь, опускаются.
Передача тепла посредством излучения - процесс, при котором объект излучает тепло в форме света. Все материалы излучают тепловую энергию в зависимости от их температуры. Даже человек, сам по себе, излучает тепло в виде инфракрасных волн. Чем горячее объект, тем больше он будет излучать. Солнце, например, греет нас как раз с помощью теплового излучения.
Когда солнечное излучение нагревает молекулы в нашей атмосфере, они передают эту дополнительную энергию молекулам вокруг них. Эти молекулы сталкиваются со своими соседями и нагревают их. Мы получаем ту самую цепную реакцию, которая нагревает области вне Солнца.
Теперь мы знаем, что температура может влиять только на материю. Однако, космос - это почти полный вакуум, то есть пустота. Молекул в космосе слишком мало и они находятся слишком далеко друг от друга, что бы регулярно сталкиваться и передавать тепло. Получается, даже если Солнце нагреет их инфракрасным излучением, передача тепла с помощью теплопроводности невозможна. Точно так же и конвекция - форма теплопередачи, которая происходит при наличии силы тяжести - очень важна для передачи тепла на Земле, но никак не сможет распространить тепло в открытом космосе с невесомостью.
Температуру Солнца можно почувствовать только в том случае, если есть материя, чтобы поглотить ее. В открытом космосе почти нет материи, отсюда и холод. Если там нечего нагревать, то как пространство может быть теплым?
Кстати, на канале есть интересная статья о том, как рождается солнечная энергия, та самая энергия, благодаря которой мы существуем.