Космос часто представляют как бескрайнюю ледяную пустыню, где человек мгновенно замерзает без защиты. Однако с точки зрения физики это не совсем так: у самого космического пространства нет температуры в привычном понимании.

Температура — это мера скорости движения частиц, а тепло — энергия, которой обладают эти частицы. В абсолютно пустом пространстве, где нет ни частиц, ни излучения, не было бы и температуры. Но Вселенная не является полностью пустой: в ней есть звёзды, газ, частицы и различные виды излучения. Поэтому вопрос о том, насколько холоден космос, гораздо сложнее, чем кажется.

Почему рядом со звездами космос становится «теплее»

Главные источники тепла во Вселенной — звезды. В их недрах происходят термоядерные реакции, которые выделяют огромное количество энергии.

Когда излучение звезды достигает области пространства, где есть частицы вещества, оно передаёт им энергию. Именно поэтому Земля значительно теплее окружающего её космического пространства: солнечная энергия нагревает атмосферу, а молекулы воздуха передают тепло друг другу.

Однако близость к звезде еще не гарантирует высокой температуры. Например, Меркурий днем раскаляется, но ночью его поверхность остывает до примерно −178 градусов Цельсия. Причина в том, что у планеты практически нет атмосферы, которая могла бы удерживать тепло.

Еще более холодной является Уран: температура на его поверхности может опускаться примерно до - 224 градусов Цельсия, что ниже, чем у более далекого Нептуна. Ученые связывают это с особенностями его истории: считается, что в далеком прошлом Уран столкнулся с объектом размером с Землю, из-за чего его ось сильно наклонилась, а планета потеряла способность эффективно удерживать внутреннее тепло.

Самые холодные места во Вселенной

Вдали от звезд находится межзвездная среда — пространство между космическими объектами. Там частицы вещества настолько редки, что тепло почти невозможно передавать через столкновения.

В самых холодных плотных молекулярных облаках температура может опускаться примерно до 10 кельвинов — около −263 градусов Цельсия.

В менее плотных облаках температура выше — около 100 кельвинов или −173 градусов Цельсия.

Но это всё ещё не самая низкая температура, которую мы знаем во Вселенной.

Самая «холодная» температура космоса — 2,7 кельвина

Несмотря на огромное разнообразие температур во Вселенной — от миллионов градусов внутри звёзд до почти абсолютного холода в пустоте — существует излучение, которое пронизывает всё пространство. Это космическое микроволновое фоновое излучение (CMB) — остаточное тепло ранней Вселенной.

Его температура составляет примерно 2,725 кельвина, или около −270 градусов Цельсия. Это всего на 2,7 градуса выше абсолютного нуля — температуры, при которой прекращается любое движение частиц.

Это излучение появилось примерно через 400 тысяч лет после Большого взрыва, когда Вселенная стала прозрачной для света. До этого электроны свободно перемещались в пространстве и мешали распространению фотонов. После образования первых атомов водорода свет получил возможность свободно двигаться.

Изначально это излучение было гораздо горячее — около 3000 кельвинов. Но за 13,8 миллиарда лет расширение Вселенной растянуло его волны, снизив энергию и температуру. Поскольку Вселенная продолжает расширяться, космос становится всё холоднее.

Что произойдет с человеком без скафандра в космосе?

Кино часто показывает, что человек, оказавшийся в открытом космосе, мгновенно превращается в ледяную статую. На самом деле это не так.

В физике существует три основных способа передачи тепла: теплопроводность — передача энергии через непосредственный контакт; конвекция — перенос тепла потоками жидкости или газа; излучение — потеря энергии в виде электромагнитного излучения.  В вакууме космоса первые два механизма практически невозможны, поскольку нет достаточного количества вещества. Человек может терять тепло только через излучение, а этот процесс происходит сравнительно медленно.

Главная опасность при выходе в открытый космос — не мгновенное замерзание, а отсутствие давления. Без скафандра организм столкнется с быстрой декомпрессией: вода в тканях и крови начнет испаряться, легкие не смогут нормально работать, а человек потеряет сознание.

Таким образом, космос действительно чрезвычайно холодный, но не потому, что он мгновенно замораживает всё вокруг. В действительности космическая пустота почти не передает тепло, а ее «холод» связан прежде всего с отсутствием вещества и крайне низкой плотностью энергии.

По материалам Space.com.