Hideg-e a világűr?
2014/09/26 10:27
8670 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.

Az ókori görög monda szerint Ikarosz, a saját maga készítette szárnyakkal menekült a király haragja elől, de túl közel került a Naphoz, így a tollakat rögzítő viasz megolvadt a szárnyakon, és lezuhant.

Vajon a világűrben, a Nap közelében jóval magasabb-e a hőmérséklet, mint amit egy ember el tud viselni?

hideg1

Sokan vannak, akik azt hiszik, hogy a világűrben -273 Celsius fok, vagyis az abszolút nulla fok a hőmérséklet. Ez a téves nézet biztosan onnan eredeztethető, hogy a repülőgépekkel történő utazás során az utasok is azt látják, hogy minél magasabbra emelkednek, annál hidegebb lesz. A tapasztalat szerint a csökkenés mértéke kilométerenként hozzávetőleg 6 oC.

A régi, még nyitott repülőgépekkel repülő pilótáknak a hideg elleni védekezésül nagyon komoly védőfelszerelést kellett alkalmazniuk. A tapasztalat tehát az, hogy minél magasabban vagyunk, annál hidegebb van, így nem is csoda, hogy az emberek azt a következtetést vonják le, hogy a világűrben lehet a leghidegebb.

Mi is a meleg?

Minden test nagyon kicsi alkotóelemekből, atomokból, molekulákból áll. Ezek az apró részecskék állandó mozgásban vannak. Ha növeljük az anyag hőmérsékletét, akkor ezeknek az apró részecskéknek a mozgási sebessége megnő. Ha csökken a hőmérséklet, akkor a részecskék hőmozgása is csökken. A hőmérsékletet így a molekulák mozgása jellemzi.

Ha egy test minden molekulája teljes nyugalomba kerül, akkor az ehhez tartozó hőmérsékletet abszolút nulla foknak nevezzük. A mindennapi életben használt hőmérsékleti skálán ez a -273, 16 oC-ot jelenti. A fenti okfejtés miatt az is nyilvánvaló, hogy ennél alacsonyabb hőmérséklet nem lehetséges.

A hőmérséklet tehát nem egyéb, mint valamely test részecskéinek hőmozgására, termikus állapotára vonatkozó mérték.

Hideg-e a világűr?

Annak ellenére hogy a nevében benne van az űr, a világűr sem teljesen üres. Apró porszemcsék, molekulák és atomok mindenhol jelen lehetnek, de a sűrűség így is olyan kicsi, hogy ilyet a legjobb földi laboratóriumokban sem lehet előállítani. A világűrt 2,7 K hőmérsékletű kozmikus háttérsugárzás tölti be, amely az ősrobbanás egyik fontos következménye.

A egy térnek, így a világűrnek önmagában nincs hőmérséklete, nem nevezhetjük sem melegnek, sem hidegnek, mert - az anyagi testektől eltérően - nem áll részecskékből.

Így tévedés a világűr hőmérsékletéről beszélni, vagyis annak sincs értelme, hogy hideg világűrről beszéljünk.

hideg2

Milyen hőmérsékletet vesz fel egy test a világűrben?

Ez a kérdés már megválaszolható, természetesen csak akkor, ha a testet az őt körülvevő, és vele kölcsönhatásban lévő környezetével együtt vizsgáljuk. Ez a kiterjesztés természetes, hiszen egy test nem önmagában létezik, hanem termikus kölcsönhatásban van a környezetével, hőt ad le neki, vagy hőt vesz fel tőle.
Ez a környezet sem a hétköznapi értelemben vett méretű, hiszen a világűrben lévő égitestek sok millió kilométer távolságból is fejtenek ki hatást egymásra.

Hogyan hat egymásra egy test és a környezete?

A hő(energia) átadása háromféleképpen történhet. A hő egy adott testen belül részecskéről részecskére terjed, vagy szabadon elmozdulni képes részecskék vihetik magukkal. Az elsőre jó példa a forró teába tett kanál felmelegedése, míg a másodikra a fűtési rendszerben keringő meleg víz.

A levegő is képes hőt átadni, és hőt felvenni. A levegő sűrűsége tengerszinten és 15 °C-on 1,23 kg/m3. Minél magasabbra emelkedünk, annál inkább csökken a részecskék száma, és így a közvetlen hőátadás lehetősége is. Mivel kb. 15 km magasságban a levegő sűrűsége tizedére csökken, így 25 km magasságban már a hőátadás ezen formája is számottevően csökken, és nagyjából 40 km magasan meg is szűnik.

A világűrben a hőenergia átadása csaknem kizárólag hősugárzással történik. Ennek a hősugárzásnak a forrása a Nap, amely elképzelhetetlen mennyiségű energiát ad át a környezetének. Az energiaátadás ezen formája elektromágneses hullám, nincs szükség semmilyen hordozó közegre!

A testek nem képesek teljes mértékben elnyelni a rájuk eső napsugárzást. Néhány test képes átereszteni pl. a sugárzás látható tartományát. Ilyen pl. az üveg. A sugárzás egy része visszaverődik, a visszaverődés mértéke függ a test felületétől, és színétől is. Köztudott, hogy a világos, és sima felületek nagymértékben, míg a sötét, és durva felületek csak kis százalékban verik vissza.

A testek nem csak felvesznek hőt, hanem ki is sugározzák azt. A sugárzás mértéke az abszolút hőmérséklet (Kelvin fokokban mérjük) negyedik hatványával növekszik-(abszolút fekete test esetén). Ha egy test hőmérséklete kétszeresére nő, akkor az általa kibocsátott hősugárzás 24-szeresére, azaz tizenhatszorosára nő. (Ez a Stefan-Boltzmann-törvény.)

hideg3

Mi történik egy űrhajó esetében?

A napos oldala felmelegszik, és minden irányban hőt sugároz ki. Egy bizonyos hőmérsékletnél a felvett energia éppen megegyezik a kisugárzott energiamennyiséggel, az űrjármű ekkor egyensúlyi állapotba kerül, és azt meg is tartja. A hőmérséklete tehát stabil.

További érdekes oldalak:

Zsigó Zsolt cikke

Csoportot ajánlunk

Kapcsolódó oldalak

Scientix A természettudományos oktatás közössége
All you need is code Minden a kódolás tanulásáról
A National Geographic A National Geographic honlapja.
Interpress Magazin Az IPM honlapja archívummal
Világtudomány.hu A magyar és nemzetközi tudományos élet hírei
Űr világ Asztronautikai hírportál