Γιατί το διάστημα είναι τόσο ψυχρό
Γιατί το διάστημα είναι τόσο ψυχρό: Ζέστη, κενό και η φυσική του Μηδενός.
Όταν λέμε ότι ο χώρος είναι κρύος, δεν περιγράφουμε μια εχθρική κατάψυξη που περιμένει να ψύξει οτιδήποτε εισέρχεται σε αυτήν. Περιγράφουμε ένα περιβάλλον όπου η θερμότητα δεν έχει πουθενά να μείνει.
Αυτή η διάκριση έχει σημασία, επειδή μεγάλο μέρος της σύγχυσης σχετικά με τη θερμοκρασία του διαστήματος προέρχεται από την εισαγωγή της καθημερινής διαίσθησης που βασίζεται στη Γη σε ένα μέρος όπου οι συνήθεις κανόνες μεταφοράς θερμότητας απλά δεν ισχύουν.
Η θερμοκρασία, στη φυσική, είναι ένα μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των σωματιδίων, δηλαδή της ταχύτητας με την οποία κινούνται τα άτομα και τα μόρια. Στη Γη, ο αέρας είναι πυκνός. Τα μόρια συγκρούονται συνεχώς, ανταλλάσσοντας ενέργεια μέσω αγωγιμότητας και συναγωγής. Όταν το ηλιακό φως θερμαίνει το έδαφος, ο αέρας από πάνω του θερμαίνεται επίσης και η θερμότητα διαδίδεται αποτελεσματικά.
Γι' αυτό το λόγο βιώνουμε τη θερμοκρασία ως κάτι ομαλό και συνεχές.
Ο διαστημικός χώρος είναι διαφορετικός με έναν τρόπο που είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί. Ακόμα και σε περιοχές μεταξύ άστρων που θεωρούμε σχετικά «πυκνές», μπορεί να υπάρχουν μόνο λίγα άτομα ανά κυβικό μέτρο. Για λόγους σύγκρισης, η ατμόσφαιρα της Γης περιέχει περίπου 10¹ ⁹ μόρια ανά κυβικό εκατοστό.
Η διαφορά δεν είναι ανεπαίσθητη. Είναι σαν να συγκρίνετε ένα γεμάτο γήπεδο ποδοσφαίρου με ένα μόνο άτομο που στέκεται μόνο του στη μέση μιας απέραντης ερήμου. Σε ένα τέτοιο κενό, οι γνωστοί μηχανισμοί που μετακινούν τη θερμότητα απλώς σταματούν να λειτουργούν.
Χωρίς ύλη, η αγωγιμότητα και η μεταφορά είναι αδύνατες. Υπάρχουν πολύ λίγα σωματίδια για να συγκρουστούν, πολύ λίγη ουσία για να μεταφέρει ενέργεια από το ένα μέρος στο άλλο. Ο μόνος τρόπος με τον οποίο η θερμότητα μπορεί να μετακινηθεί μέσα στο κενό είναι μέσω ακτινοβολίας, ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων όπως το ορατό φως ή η υπέρυθρη ακτινοβολία.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το διάστημα μπορεί να συσχετιστεί ταυτόχρονα με έντονη ζέστη και ακραίο κρύο. Κοντά στον Ήλιο, η ακτινοβολία είναι άφθονη. Τα αντικείμενα που την απορροφούν μπορούν να γίνουν πολύ ζεστά. Στην πραγματικότητα, η ηλιόλουστη πλευρά του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού μπορεί να ξεπεράσει τους 120 °C, ενώ η σκιασμένη πλευρά μπορεί να πέσει κάτω από − τους 150 °C.
Δεν υπάρχει αέρας για να διανείμει αυτή την ενέργεια, ούτε ατμόσφαιρα για να απαλύνει την αντίθεση. Η θερμοκρασία γίνεται βάναυσα κατευθυντική.
Μακριά από τα αστέρια, ωστόσο, η ακτινοβολία αραιώνει δραματικά. Στο βαθύ κενό μεταξύ των γαλαξιών, η κυρίαρχη πηγή ενέργειας είναι το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο, η αμυδρή λάμψη μετά την ίδια τη Μεγάλη Έκρηξη.
Αυτό το υπόβαθρο αντιστοιχεί σε θερμοκρασία περίπου 2,7 kelvin, μόνο λίγους βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν. Αυτό δεν συμβαίνει επειδή ο χώρος είναι ενεργά κρύος, αλλά επειδή σχεδόν τίποτα δεν υπάρχει για να απορροφήσει ή να αποθηκεύσει ενέργεια.
Αυτή η διάκριση γίνεται πιο ξεκάθαρη αν σκεφτούμε τι θα συνέβαινε στην πραγματικότητα σε ένα ανθρώπινο σώμα στο διάστημα. Σε αντίθεση με τις δημοφιλείς ταινίες, ένα άτομο δεν παγώνει αμέσως σε στερεά μορφή. Η κατάψυξη απαιτεί την αποτελεσματική απομάκρυνση της θερμότητας και στο κενό αυτή η διαδικασία είναι αργή. Χωρίς αέρα, το σώμα σας δεν μπορεί να χάσει θερμότητα μέσω αγωγιμότητας. Αντίθετα, ακτινοβολεί ενέργεια σταδιακά ως υπέρυθρο φως.
Θα χάνατε θερμότητα, ναι, αλλά όχι εκρηκτικά. Ο κίνδυνος προέρχεται από άλλους παράγοντες: έλλειψη οξυγόνου, ταχεία αποσυμπίεση και βρασμό των σωματικών υγρών, όχι από μια άμεση βουτιά στο παγωμένο κρύο.
Αυτό μας φέρνει στην κεντρική φυσική αντίληψη: το κρύο δεν είναι κάτι. Δεν υπάρχει ουσία που ονομάζεται «κρύο» που να γεμίζει τον χώρο και να αποστραγγίζει τη θερμότητα από τα αντικείμενα. Το κρύο είναι απλώς η απουσία θερμότητας.
Ο χώρος δεν ψύχει τα πράγματα με τον τρόπο που το κάνει μια κατάψυξη. Τα αντικείμενα ψύχονται μόνα τους χάνοντας την εσωτερική τους ενέργεια, ακτινοβολώντας την μακριά σε ένα περιβάλλον που δεν μπορεί να δώσει τίποτα πίσω.
Υπό αυτή την έννοια, ο χώρος δεν είναι τόσο ένα κρύο μέρος όσο ένα θερμικά αδιάφορο. Δεν επιβάλλει θερμοκρασία. Απλώς αποτυγχάνει να αποτρέψει τη διαφυγή ενέργειας. Αν αφεθεί μόνο του, χωρίς εισερχόμενη ακτινοβολία, οποιοδήποτε αντικείμενο θα αποβάλλει αργά τη θερμότητά του μέχρι να φτάσει σε ισορροπία με την αμυδρή λάμψη υποβάθρου του ίδιου του Σύμπαντος.
Το κοσμικό κρύο, λοιπόν, δεν είναι ένα μυστήριο που γεννιέται από το σκοτάδι ή την απόσταση. Είναι συνέπεια του κενού. Όπου δεν υπάρχει σχεδόν τίποτα για να συγκρατήσει ενέργεια, η ζεστασιά δεν μπορεί να παραμείνει.
Erika
@ExploreCosmos_
https://x.com/ExploreCosmos_/status/2018602984888758362?s=20