Да, Солнце и звезды постоянно остывают. Вот почему существует огромная температурная разница между ядром Солнца (15 миллионов градусов) и поверхностью (всего 6 тысяч градусов).
Однако в результате ядерного синтеза постоянно вырабатывается энергия, поэтому температура ядра не падает. Фактически, со временем она даже растет, поскольку ядро становится тяжелее из-за продуктов синтеза.
Нам очень повезло, что Солнце остывает. От этого зависит сама жизнь. Как живые организмы, мы способны использовать низкоэнтропийное излучение Солнца, перерабатывать его и повторно излучать в космос в виде высокоэнтропийного тепла. В качестве побочного продукта мы способны локально снижать энтропию, создавая самоорганизацию, характерную для жизни. Нам нужно, чтобы пространство было большим, пустым и холодным для поддержания этих потоков энергии.
Солнце будет продолжать гореть еще миллиарды лет, прежде чем его топливо окончательно иссякнет. Только тогда оно сбросит свои внешние слои, а оставшееся ядро начнет по-настоящему остывать, и потребуется еще несколько миллиардов лет, чтобы достичь температуры, равной текущей температуре поверхности. Чтобы окончательно достичь равновесной температуры в космосе, потребуются триллионы лет!
Температура в космосе не совсем такая, как здесь, на Земле. То, что мы называем температурой, является мерой средней энергии частиц в веществе. Предполагается, что частицы перемешаны так, что они принимают случайные значения энергии, которые мы можем усреднить для получения температуры. Перемешанное состояние называется тепловым равновесием, и оно зависит от того, является ли вещество достаточно плотным, чтобы происходили частые случайные столкновения для распределения энергии вокруг.
В космосе плотность частиц настолько мала, что материя не находится в тепловом равновесии. Кроме того, низкая плотность означает, что даже при высоких температурах выделяется не так много энергии. Чтобы проиллюстрировать эту мысль, приведем изображение Новой, открытой Тихо Браге:
Это остатки взрыва сверхновой, который произошел в созвездии Кассиопеи в 1572 году и в течение нескольких недель оставался таким же ярким, как планета Венера. Газовая оболочка расширилась со скоростью более 1% от скорости света и врезалась в межзвездную среду, создав ударную волну, которую мы видим выше, нагревающую межзвездный газ до нескольких миллионов градусов. Однако для нагрева чашки кофе потребовалась бы энергия примерно 50 000 кубических километров этого газа!
Когда мы говорим о фоновой температуре космического пространства на 2,7 градуса выше абсолютного нуля, мы вообще не имеем в виду температуру какого-либо вещества. Случайные фотоны космического микроволнового фонового излучения имеют длины волн, которые были бы характерны для вещества, находящегося в тепловом равновесии при данной температуре, если бы вещество существовало, а его нет.
- Чтобы не пропустить новые публикации канала, подписывайтесь на нашу страницу в Телеграм. Там мы публикуем всё самое необычное, таинственное и загадочное.