В отличие от нашей приятной среды обитания на Земле, в нашей Солнечной системе полно экстремальных перепадов температур. Солнце — это огромный шар из газа и огня с температурой свыше 27 миллионов градусов в ядре и 10 000 градусов на поверхности. Но фоновая температура космоса — то есть температура среды, когда вы покидаете атмосферу Земли — составляет -270 градусов. Это практически абсолютный ноль. Почему так?

Как тепло распространяется в космосе

Тепло движется через космос в виде излучения, инфракрасной волны энергии, которая переходит от более горячих объектов к более холодным. Волны излучения возбуждают молекулы, с которыми вступают в контакт, заставляя их нагреваться. Именно так тепло распространяется от Солнца к Земле. И вот в чем загвоздка: излучение нагревает лишь те молекулы и вещество, которые находятся прямо у него на пути. Все остальное остается прохладным. Приведем в пример Меркурий: ночная температура планеты может быть на 1000 градусов ниже, чем дневная сторона, которая находится на пути излучения Солнца.


Фото в инфракрасном спектре показывает распределение тепла

Как тепло распространяется на Земле

На Земле воздух остается теплым, даже если вы находитесь в тени — и в некоторые времена года даже ночью вполне тепло. Это потому, что тепло распространяется по нашей прекрасной голубой планете тремя способами, а не одним: проводимость, конвекция и излучение. Когда излучение солнца попадает и нагревает молекулы в нашей атмосфере, они передают эту дополнительную энергию молекулам вокруг них. Эти молекулы, в свою очередь, сталкиваются и нагревают своих соседей. Этот перенос тепла от молекулы к молекуле называется проводимостью, и это цепная реакция, которая нагревает области за пределами попадания солнца.

Почему космос такой холодный?

В отличие от Земли с ее воздухом, космос — это вакуум. То есть, он по большей части пустой. Молекулы газа в космосе слишком малы и находятся слишком далеко друг от друга, чтобы регулярно сталкиваться между собой. Таким образом, даже когда солнце  нагревает их инфракрасными волнами, передача тепла посредством проводимости невозможна. Как и конвекция — форма передачи тепла, которая происходит в присутствии гравитации — она прекрасно рассеивает тепло по Земле, но не делает этого в условиях нулевой гравитации космоса.

Как ученые исследуют Солнце?

Разница в способах распространения тепла в космосе и на Земле позволяет ученым исследовать солнце напрямую, применяя хитрые приемы. Возьмем, например, солнечный зонд «Паркер», который исследует Солнце в рамках программы NASA. Он летит через самый внешний слой атмосферы звезды — корону — собирая данные. В апреле 2019 года зонд прошел 20 миллионов километров через сущий ад и стал рекордсменом среди космически аппаратов по приближению к Солнцу. И помог ему в этом огромный тепловой щит, который принимает на себя удар излучения Солнца, сохраняя хрупкую электронику в прохладе. Таким образом, когда тепловой щит нагревается до 250 градусов, начинка зонда находится при температуре -238 градусов.

Где самая горячая точка в Солнечной системе?

Вы удивитесь, но самая горячая штука, которую мы знаем (и видели), находится гораздо ближе, чем вы могли бы подумать. Это место на Земле и называется Большой адронный коллайдер. Когда ученые сталкивают между собой частицы золота, на долю секунду температура поднимается до 7,2 триллиона градусов. Это горячее даже, чем взрыв сверхновой.

Солнце может быть самым горячим объектом в нашей Солнечной системе (не считая примера с БАК, конечно), но светить ему осталось недолго. Почитайте, через сколько лет Солнце перестанет светить.