Почему космос такой холодный, если солнце такое горячее ? Отличный вопрос. В отличие от нашей мягкой среды обитания здесь, на Земле, наша Солнечная система полна экстремальных температур. Солнце представляет собой комок газа и огня, температура которого составляет около 27 миллионов градусов по Фаренгейту в его ядре и 10 000 градусов на поверхности. Между тем, космическая фоновая температура — температура космоса, когда вы уходите достаточно далеко, чтобы избежать ароматной земной атмосферы — колеблется на отметке -455 F. Как это может быть?
Тепло распространяется через космос в виде излучения, инфракрасной волны энергии, которая мигрирует от более горячих объектов к более холодным. Волны излучения возбуждают молекулы, с которыми они соприкасаются, заставляя их нагреваться. Именно так тепло передается от Солнца к Земле, но загвоздка в том, что излучение нагревает только те молекулы и материю, которые находятся непосредственно на его пути. Все остальное остается холодным. Возьмем Меркурий: по данным НАСА , ночная температура планеты может быть на 1000 градусов по Фаренгейту ниже, чем дневная сторона, подвергающаяся воздействию радиации .
Сравните это с Землей, где воздух вокруг вас остается теплым, даже если вы находитесь в тени, а в некоторые сезоны даже в темноте ночи. Это потому, что тепло распространяется по нашей прекрасной голубой планете тремя способами, а не одним: проводимостью, конвекцией и излучением. Когда солнечное излучение достигает и нагревает молекулы в нашей атмосфере, они передают эту дополнительную энергию молекулам вокруг себя. Затем эти молекулы сталкиваются со своими соседями и нагревают их. Эта передача тепла от молекулы к молекуле называется проводимостью, и это цепная реакция, которая нагревает области за пределами пути солнца.
Однако космос — это вакуум, то есть он в основном пуст. Молекул газа в космосе слишком мало и они находятся далеко друг от друга, чтобы регулярно сталкиваться друг с другом. Таким образом, даже когда солнце нагревает их инфракрасными волнами, передача этого тепла посредством теплопроводности невозможна. Точно так же конвекция — форма теплопередачи, которая происходит в присутствии гравитации — важна для рассеивания тепла по Земле, но не происходит в невесомости.
Как вы, наверное, догадались по названию, солнечный зонд Parker является частью миссии НАСА по изучению Солнца . Он проезжает через самый внешний слой атмосферы звезды, называемый короной, собирая данные. В апреле 2019 года зонд оказался в пределах 15 миллионов миль от ада, самого близкого космического корабля, когда-либо находившегося к Солнцу. Это возможно благодаря теплозащитному экрану, выступающему с одной стороны зонда.
«Работа этого теплозащитного экрана, — говорит Абель, — убедиться, что «солнечное излучение ничего не коснется космического корабля». Таким образом, в то время как тепловой экран испытывает сильную жару (около 250 градусов по Фаренгейту) нашей звезды-хозяина, сам космический корабль намного холоднее — около -238 градусов по Фаренгейту, говорит она.
В качестве ведущего инженера-теплотехника DART — небольшого космического корабля, предназначенного для столкновения с астероидом и отклонения его от курса, — Абель предпринимает практические шаги по управлению температурой глубокого космоса. Чрезвычайная разница в температуре между ледяной пустотой и кипящим солнечным теплом создает уникальные проблемы. Некоторым частям космического корабля нужна помощь, чтобы оставаться достаточно прохладными, чтобы избежать короткого замыкания, в то время как другим нужны нагревательные элементы, чтобы они оставались достаточно теплыми для работы.
Подготовка к температурным сдвигам на сотни градусов может показаться дикой, но именно так обстоят дела в космосе. Настоящая странность — это Земля: среди экстремального холода и огненной жары наша атмосфера сохраняет на удивление мягкость — по крайней мере, на данный момент.
Спасибо за внимание!