Почему в космосе холодно, если Солнце горячее?
Хоть Солнце и удалено на 150 миллионов км от нашей планеты, это не мешает ему дарить нам свое тепло ежедневно. Если даже на Земле температура доходит до +50°C и даже +60, зарегистрированных буквально в прошлом году в Кувейте, то что же происходит на более близком расстоянии к звезде? Но более интересно то, почему в космосе все равно холодно, если Солнце такое горячее? Об этом мы сегодня и поговорим.
Что такое тепло и температура
Для начала немного окунемся в матчасть, чтобы понять «откуда ноги растут». Первое, что нам нужно уяснить, это разница между словами «тепло» и «температура». Очень часто они используются как синонимы, но это не совсем правильно. Говоря простыми словами, тепло – это энергия. Она хранится как внутри Солнца, так и в нас с вами. А температура – измерение той самой энергии, способ вычислить, насколько теплый/холодный какой-нибудь объект или среда. Когда тепло покидает тело, его температура понижается.
«Выход» тепла из одного объекта и его переход в другой может осуществляться тремя способами: проводимостью, конвекцией и излучением. Проводимость характерна для твердых объектов. При нагревании более горячие частицы сталкиваются с более холодными и таким образом передают им тепло. Конвекция относится к газам и жидкостям. Вы наверняка знаете, что тепло не опускается, а поднимается. Именно поэтому в комнате под потолком всегда температура чуть выше, чем внизу. То же самое касается и поверхности воды, где заметно теплее, чем на дне. Это происходит благодаря конвекции. Молекулы жидкости или газа нагреваются и устремляются вверх. Там они вытесняют холодные молекулы, которые в свою очередь опускаются вниз.
Что такое тепло и температура
При излучении объект передает свое тепло в виде света. Возможно, для кого-то это станет открытием, но излучение характерно вообще для всего вокруг нас и для нас самих тоже. Люди также излучают тепло в форме инфракрасных волн. Увидеть это невооруженным глазом, конечно же, нельзя, но вот на тепловизоре – легко. Так работают различные приборы ночного видения и прочие инфракрасные камеры. Чем наблюдаемое тело горячее, тем больше тепла излучает и ярче светится на тепловизоре. Самым ярким примером (простите за каламбур) теплового излучения является наша звезда, которая отдает свое тепло всем планетам, вращающимся вокруг нее. Кому-то больше, кому-то меньше, но светит Солнце всем.
Если вы уловили все выше сказанное, то знайте, что мы уже близки к ответу на вопрос: «Почему в космосе холодно, если Солнце горячее?». Итак, для проводимости и конвекции необходимо определенное количество частиц, которые будут передавать тепло между собой, например, частицы воздуха в земной атмосфере. Но проблема космоса заключается в том, что там таких частиц крайне мало (и воздуха там нет, там вообще ничего нет, кроме вакуума), поэтому там эти два способа теплопередачи неэффективны от слова совсем.
Что же тогда остается? Правильно, излучение. Оно движется от Солнца и попадает на какой-либо объект, который начинает его поглощать. На Земле в этом случае сработала бы проводимость или конвекция, так как здесь есть достаточное для этого количество частиц материи, в нашем случае – воздуха. Но в космосе это не сработает, потому что в вакууме не хватает той самой материи, которая могла бы поглотить солнечное тепло и передать его другим объектам. Поэтому в космосе и холодно.
Почему в космосе холодно
Почему в тени так холодно
Как вам известно, в тени всегда прохладнее. Особенно сильно это заметно ночью, когда даже в летний период может быть достаточно холодно. Теперь вы знаете, что это объясняется отсутствием солнечного излучения в этой части планеты. Это полушарие просто повернуто в другую сторону – одно из доказательств того, что Земля круглая. Но сейчас не об этом.
Если в пределах нашей планеты во тьме температура падает на несколько градусов, то в космосе эта разница просто колоссальна. Вспомните тот же Меркурий, который невероятно горячий с одной стороны и дико холодный с другой. Но давайте для более наглядного примера возьмем что-нибудь поближе, например, Луну. Сторона нашего спутника, повернутая к Солнцу, нагревается до +127 градусов по Цельсию. В это время обратная сторона мерзнет при -173. Почему же такой же эффект не наблюдается на Земле? Все из-за атмосферы. Именно она равномерно распределяет солнечное излучение, обеспечивая нам постепенное снижение и увеличение температуры, а не резкое. Если бы Земля не вращалась вокруг своей оси, температура на темном полушарии постепенно продолжила бы падать, а на светлом – повышаться.
Еще один известный пример – солнечный зонд Parker, который был отправлен изучать наше светило. Он использовал теплозащитный экран, чтобы не сгореть от солнечного излучения. И температура этого экрана повышалась до 120 градусов, а вот сам зонд, который за ним прятался, промерзал до -150.
Источник
Земное ядро оказалось таким же горячим, как Солнце
Результаты нового исследования говорят о том, что внутреннее ядро Земли имеет гораздо более высокую температуру, чем считалось ранее
Новые измерения выявили цифру 6000 градусов Цельсия, что фактически равно температуре поверхности Солнца.
Твердое ядро – это фактически кристалл, окруженный жидкостью. Температура, при которой формируется этот кристалл, – предмет длительных споров, которые уже давно ведут ученые.
В экспериментах, результаты которых описаны в журнале Science, использовалось рентгеновское излучение, с помощью которого проводилось зондирование крошечных частиц железа, подвергаемое сильнейшему давлению, чтобы можно было проанализировать, как формируются и плавятся кристаллы железа.
Сейсмические волны, которые измеряются после землетрясений по всему миру, могут послужить прекрасным источником информации о толщине и плотности земных слоев, но, увы, они не могут дать никаких сведений о температуре. Эту информацию можно получить с помощью или компьютерных моделирований, или лабораторных методов.
Исследование рентгеном
Измерения, полученные в начале 1990-х годов относительно процесса плавления железа, из которых можно вычислить температуру ядра, как считали ученые, позволили предположить, что температура составляет около 5000 градусов Цельсия.
«Это было только начало работы с измерениями подобного рода, поэтому они лишь сделали предварительную оценку… чтобы составить примерные рамки температуры внутренней части Земли, – говорит Агнес Деваль из Французского исследовательского агентства и один из авторов нового исследования для BBC News. – Разные исследователи провели различные измерения и компьютерные вычисления, и оказалось, что данные не согласуются. В нашей области науки это плохо, когда мы не соглашаемся друг с другом».
Частицы железа подвергались очень сильному давлению, а затем исследовались с помощью рентгена. Фото с сайта esrf.eu
Знать температуру ядра Земли критически важно для многих дисциплин и отраслей науки, которые изучают различные аспекты внутреннего строения нашей планеты и тех ее участков, добраться до которых в ближайшее время (по крайней мере, физически) не представляется возможным. Точная цифра стала бы ключом к пониманию многого – от природы землетрясений до магнитного поля Земли.
«Наши ответы необходимы геофизикам, сейсмологам, исследователям в области геодинамики. Им необходимы данные, которыми они смогли бы заполнить свои компьютерные модели», – заверяет Деваль.
Команда ученых недавно заново пересмотрела измерения 20-летней давности, используя Европейскую установку синхротронного излучения – один из наиболее интенсивных источников рентгеновского излучения в мире.
Чтобы воспроизвести огромное давление, которое существует только на границе ядра Земли, – в миллион раз более интенсивное, чем на глубине океана, – ученые использовали устройство, которое называется «алмазный пресс».
Когда образцы железа подвергли высокому давлению и высоким температурам с помощью лазера, ученые использовали рентгеновские лучи, чтобы выполнить дифракцию, и наблюдали, как изменялись образцы, то есть как изменяется железо, переходя из твердого состояния в жидкое.
Образцы, полученные в результате дифракции, дают больше информации о состояниях железа на разных стадиях плавки. В частности, они предполагают, что температура ядра Земли составляет приблизительно 6000 градусов Цельсия плюс-минус 500 градусов, что примерно равно температуре поверхности Солнца.
Доктор Деваль уверена: «Теперь все согласуется». Но команда продолжает исследование, чтобы уточнить результаты.
Источник
10 фактов, которые вы не знали о Солнечной системе
Все мы с детства знаем, что в центре нашей Солнечной системы находится Солнце, вокруг которого обращаются четыре ближайшие планеты земной группы, включая Меркурий, Венеру, Землю и Марс. За ними идут четыре газовые планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
После того как в 2006 году Плутон перестал считаться планетой Солнечной системы, и перешел в разряд карликовых планет, число основных планет сократилось до 8-ми.
Хотя многим известно общее строение, существует множество мифов и ложных представлений, касающихся Солнечной системы.
Вот 10 фактов, которые вы, возможно, не знали о Солнечной системе.
1. Самая горячая планета не находится ближе всего к Солнцу
Многие знают, что Меркурий – самая близкая к Солнцу планета, чье расстояние почти в два раза меньше, чем расстояние от Земли до Солнца. Неудивительно, что многие люди считают, что Меркурий является самой горячей планетой.
На самом деле самой горячей планетой Солнечной системы является Венера— вторая планета близкая к Солнцу, где средняя температура достигает 475 градусов по Цельсию. Этого достаточно, чтобы расплавить олово и свинец. В то же время максимальная температура на Меркурии составляет около 426 градусов по Цельсию.
Но из-за отсутствия атмосферы температура поверхности Меркурия может варьировать на сотни градусов, в то время как углекислый газ на поверхности Венеры поддерживает практически постоянную температуру в любое время дня и ночи.
2. Граница Солнечной системы в тысячу раз дальше от Плутона
Мы привыкли думать, что Солнечная система простирается до орбиты Плутона. На сегодняшний день Плутон даже не считается основной планетой, но это представление так и осталось в умах многих людей.
Ученые открыли множество объектов, обращающихся вокруг Солнца, которые находятся гораздо дальше Плутона. Это так называемые транснептуновые объекты или объекты пояса Койпера. Пояс Койпера простирается на 50-60 астрономических единиц (Астрономическая единица или среднее расстояние от Земли до Солнца равна в 149 597 870 700 м).
Еще дальше расположено огромное разреженное облако Оорта, которое простирается на 50 000 астрономических единиц от Солнца, то есть примерно половину светового года. Это в тысячу раз дальше, чем Плутон.
3. Практически все на планете Земля является редким элементом
Земля в основном состоит из железа, кислорода, кремния, магния, серы, никеля, кальция, натрия и алюминия.
Хотя все эти элементы были обнаружены в разных местах по всей Вселенной, они представляют собой лишь следы элементов, которые затмевают обилие водорода и гелия. Таким образом, Земля по большей части состоит из редких элементов. Это не говорит о каком-то особом месте планеты Земля, так как облако, из которого сформировалась Земля, содержало большое количество водорода и гелия. Но так как это легкие газы, их унесло в космос солнечным теплом по мере формирования Земли.
4. Солнечная система потеряла, минимум, две планеты
Плутон изначально считался планетой, но из-за очень малых размеров (гораздо меньше нашей Луны) его переименовали в карликовую планету. Астрономы также когда-то считали, что существует планета Вулкан, которая находится ближе к Солнцу, чем Меркурий. О ее возможном существовании заговорили 150 лет назад, чтобы объяснить некоторые особенности орбиты Меркурия. Однако более поздние наблюдения исключили возможность существования Вулкана.
Кроме того, последние исследования показали, что возможно когда-то существовала пятая планета-гигант, похожая на Юпитер, которая вращалась вокруг Солнца, но была выброшена из Солнечной системы из-за гравитационного взаимодействия с другими планетами.
5. На Юпитере находится самый большой океан из всех планет
Юпитер, который вращается в холодном пространстве, в пять раз дальше от Солнца, чем планета Земля, смог удержать гораздо более высокий уровень водорода и гелия во время формирования, чем наша планета.
Можно даже сказать, что Юпитер в основном состоит из водорода и гелия. Учитывая массу планеты и химический состав, а также законы физики, под холодными облаками увеличение давления должно приводить к переходу водорода в жидкое состояние. То есть на Юпитере должен быть глубочайший океан жидкого водорода.
Согласно компьютерным моделям на этой планете не только самый большой океан в Солнечной системе, его глубина составляет примерно 40 000 км, то есть приравнивается к окружности Земли.
6. Даже у самых маленьких тел в Солнечной системе есть спутники
Когда-то считалось, что только такие крупные объекты, как планеты могут иметь естественные спутники или луны. Факт существования спутников иногда даже используется для того, чтобы определить, что на самом деле представляет собой планета. Кажется нелогичным, что маленькие космические тела могут обладать достаточной гравитацией, чтобы удерживать спутник. В конце концов, у Меркурия и Венеры их нет, а у Марса только два крошечных спутника.
Но в 1993 году межпланетная станция Галилео обнаружила у астероида Ида спутник Дактиль шириной всего 1,6 км. С тех пор было найдены спутники, обращающиеся вокруг примерно 200 других мелких планет, что значительно осложнило определение «планеты».
7. Мы живем внутри Солнца
Обычно мы представляем себе Солнце, как огромный горячий шар света, находящийся на расстоянии 149,6 миллионов км от Земли. На самом деле внешняя атмосфера Солнца простирается гораздо дальше видимой поверхности.
Наша планета вращается в пределах его разреженной атмосферы, и мы можем увидеть это, когда порывы солнечного ветра вызывают появление полярного сияния. В этом смысле мы живем внутри Солнца. Но солнечная атмосфера не заканчивается на Земле. Полярное сияние можно наблюдать на Юпитере, Сатурне, Уране и даже дальнем Нептуне. Самая дальняя область солнечной атмосферы — гелиосфера простирается, по меньшей мере, на 100 астрономических единиц. Это около 16 миллиардов километров. Но так как атмосфера имеет форму капли из-за движения Солнца в космосе, ее хвост может достигать от десятка до сотни миллиардов километров.
8. Сатурн не единственная планета с кольцами
Хотя кольца Сатурна, безусловно, самые красивые и их легко наблюдать, у Юпитера, Урана и Нептуна тоже есть кольца. В то время, как яркие кольца Сатурна состоят из ледяных частиц, очень темные кольца Юпитера — это в основном частицы пыли. Они могут содержать незначительные фрагменты распавшихся метеоритов и астероидов и, возможно, частицы вулканического спутника Ио.
Кольцевая система Урана чуть более видимая, чем у Юпитера, и возможно образовалась после столкновения небольших спутников. Кольца Нептуна слабые и темные, как и у Юпитера. Тусклые кольца Юпитера, Урана и Нептуна невозможно увидеть через небольшие телескопы с Земли, потому Сатурн стал известнее всего своими кольцами.
9. Единственный объект с атмосферой похожей на земную – это Титан
Вопреки распространенному мнению в Солнечной системе есть тело с атмосферой в сущности похожей на земную. Это спутник Сатурна – Титан. Он больше нашей Луны и по величине приближен к планете Меркурий. В отличие от атмосферы Венеры и Марса, которые гораздо толще и тоньше, соответственно, чем у Земли, и состоят из углекислого газа, атмосфера Титана в основном состоит из азота.
Атмосфера Земли примерно на 78 процентов состоит из азота. Схожесть с атмосферой Земли, а особенно присутствием метана и других органических молекул, навело ученых на мысль, что Титан можно считать аналогом ранней Земли, либо там присутствует какая-то биологическая активность. По этой причине Титан считают лучшим местом в Солнечной системе для поисков признаков жизни.
10. На Земле есть марсианские камни (и их не привезли с Марса)
Химический анализ метеоритов, найденных в Антарктиде, в пустыне Сахара и в других местах показал, что у них марсианское происхождение. Например, некоторые из них содержат пузырьки газа, которые химически похожи на марсианскую атмосферу.
Возможно, эти метеориты откололись от Марса из-за столкновения с более крупным метеоритом или астероидом, или после крупного извержения вулкана.
Источник