Факты о космосе, в которые трудно поверить
- Фототехника ,
- Космонавтика ,
- Физика
1 апреля принято всех обманывать или подшучивать, но я пойду против традиции. Даже в этот день я не могу позволить себе обман читателей. Поэтому расскажу о реальных фактах, которые вызвали мое удивление. Разумеется, для кого-то эти факты не станут новостью, но, надеюсь, хоть что-то сможет заинтересовать каждого. И еще надеюсь, что многие, подобно мне, и вопреки заветам Шерлока Холмса, тащат в свой мозговой чердак не только нужное, но и просто интересное. Буду рад, если эта первоапрельская подборка заставит кого-нибудь забраться поглубже в источники и перепроверить мои заявления.
Температура в космосе, на орбите Земли равна +4°С
Если быть точным, то не на орбите Земли, а на расстоянии от Солнца равному удаленности орбиты Земли. И для абсолютно черного тела, т.е. такого, которое полностью поглотит солнечные лучи, ничего не отразив обратно.
Считается, что температура в космосе стремится к абсолютному нулю. Во-первых, это не совсем так, поскольку вся известная Вселенная нагрета до 3 К, реликтовым излучением. Во-вторых, вблизи от звезд температура повышается. А мы обитаем довольно близко к Солнцу. Сильная теплозащита нужна скафандрам и космическим кораблям потому, что они входят в тень Земли, и наше светило уже не может их согревать до указанного +4°С. В тени температура может опускаться до -160° С, например ночью на Луне. Это холодно, но до абсолютного нуля еще далеко.
Вот, для примера, показания бортового термометра спутника TechEdSat , который вращался на низкой околоземной орбите:
На него оказывала влияние еще и земная атмосфера, но в целом график демонстрирует не те ужасные условия, которые принято представлять в космосе.
На Венере местами идет свинцовый снег
Это, наверно, самый поразительный факт о космосе, который я узнал не так давно. Условия на Венере настолько отличаются от всего, что мы могли бы вообразить, что венериане спокойно могли бы летать в земной ад, чтобы отдохнуть в мягком климате и комфортных условиях. Поэтому, как бы ни казалась фантастической фраза “свинцовый снег”, для Венеры - это реальность.
Благодаря радару американского зонда Magellan вначале 90-х, ученые обнаружили на вершинах венерианских гор некое покрытие, обладающее высокой отражающей способностью в радиодиапазоне. Поначалу предполагалось несколько версий: последствие эрозии, отложение железосодержащих материалов и т.п. Позже, после нескольких экспериментов на Земле, пришли к выводу , что это самый натуральный металлический снег, состоящий из сульфидов висмута и свинца. В газообразном состоянии они выбрасываются в атмосферу планеты во время извержений вулканов. Затем термодинамические условия на высоте 2600 м способствуют конденсации соединений и выпадению на возвышенностях.
В Солнечной системе 13 планет… или больше
Когда Плутон разжаловали из планет, правилом хорошего тона стало знание, что в Солнечной системе всего восемь планет. Правда, при этом же, ввели новую категорию небесных тел - карликовые планеты. Это “недопланеты”, которые имеют округлую (или близкую к ней) форму, не являются ничьими спутниками, но, при этом не могут очистить собственную орбиту от менее массивных конкурентов. Сегодня считается, что таких планет пять: Церера, Плутон, Ханумеа, Эрида и Макемаке. Ближайшая к нам - Церера. Через год мы узнаем о ней намного больше чем сейчас, благодаря зонду Dawn. Пока знаем только, что она покрыта льдом и с двух точек на поверхности у нее испаряется вода со скоростью 6 литров в секунду. О Плутоне тоже узнаем в следующем году, благодаря станции New Horizons. Вообще, как 2014 год в космонавтике станет годом комет, 2015 год обещает стать годом карликовых планет.
Остальные карликовые планеты находятся за Плутоном, и какие-либо подробности о них мы узнаем не скоро. Буквально на днях нашли еще одного кандидата, правда официально его в список карликовых планет не включили, так же как и его соседку Седну. Но не исключено, что найдут еще, несколько более крупных карликов, поэтому число планет в Солнечной системе еще вырастет.
Телескоп Hubble - не самый мощный
Благодаря колоссальному объему снимков и впечатляющим открытиям, совершенным телескопом Hubble, у многих существует представление, что этот телескоп обладает самым высоким разрешением и способен увидеть такие детали, которые не увидеть с Земли. Какое-то время так и было: несмотря на то, что на Земле можно собрать большие зеркала на телескопах, существенное искажение в изображения вносит атмосфера. Поэтому даже “скромное” по земным меркам зеркало диаметром 2,4 метра в космосе, позволяет добиться впечатляющих результатов.
Однако, за годы, прошедшие с момента запуска Hubble и земная астрономия не стояла на месте, было отработано несколько технологий, позволяющих, если не полностью избавиться от искажающего действия воздуха, то существенно снизить его воздействие. Сегодня самое впечатляющее разрешение способен дать Very Large Telescope Европейской Южной обсерватории в Чили. В режиме оптического интерферометра, когда вместе работают четыре основных и четыре вспомогательных телескопа, возможно достичь разрешающей способности превышающей возможности Hubble примерно в пятьдесят раз.
К примеру, если Hubble дает разрешение на Луне около 100 метров на пиксель (привет всем, кто думает, что так можно рассмотреть посадочные аппараты Apollo), то VLT может различить детали до 2 метров. Т.е. в его разрешении американские спускаемые аппараты или наши луноходы выглядели бы как 1-2 пикселя (но смотреть не будут из-за чрезвычайно высокой стоимости рабочего времени).
Пара телескопов обсерватории Keck, в режиме интерферометра, способны превысить разрешение Hubble в десять раз. Даже по отдельности, каждый из десятиметровых телескопов Keck, используя технологию адаптивной оптики, способны превзойти Hubble примено в два раза. Для примера фото Урана:
Впрочем Hubble без работы не остается, небо большое, а широта охвата камеры космического телескопа превышает наземные возможности. А для наглядности можно посмотреть сложноватый, но информативный
У большинства современных людей уже давно сложилось мнение о том, что Космос является, возможно, и не самым холодным местом во вселенной, но одним из числа таковых.
Виной тому являются многочисленные художественные фильмы, в которых нам годами демонстрируют то, как холодно в Космосе. И сегодня мы разберёмся в том, действительно ли это явление можно считать правдой, а не мифом, и почему в Космосе холодно.
Действительно ли в Космосе холодно
Сперва следует отметить, что в Космосе действительно холодно, однако понятие «холод» в данной ситуации достаточно растяжимо. Так, например, на орбите Земли температура находимся на показателе около 4 градусов Цельсия ниже нуля. В других же участках бесконечного пространства она может опускаться и до -274 градусов.
Что же касается сути основного вопроса о том, почему в Космосе температуры зачастую находятся на минимальных показателях, то ответ на него, если и не является предельно простым, то вполне очевиден многим людям.
Для того чтобы понять причину, необходимо разобраться в том, почему на Земле тепло. Но не стоит говорить о том, что на полюсах нашей планеты очень холодно, ведь в сравнении с «галактическими» -274, это, как говорится, «цветочки».
В первую очередь нужно вспомнить, что у нашей планеты есть атмосфера и что дышим мы кислородом. А кислород способен нагреваться под воздействием Солнечного излучения.
Это же условие применимо и к поверхности Земли, ко всем объектам, находящимся на ней. Все объекты состоят из атомов, которые под воздействием Солнечных лучей, излучения нашего естественного светила, начинают двигаться быстрее, и, соответственно – нагреваются.
А теперь вернемся в Космос, который, как известно, представляет собой безграничное пространство между планетами, спутниками, звездами и другими объектами. Это сплошной вакуум, у которого нет ни атмосферы, ни физических объектов. Космос не нагревается за счет солнечного излучения, здесь попросту нечему нагреваться.
Именно поэтому, солнечные лучи, проходя расстояние в миллионы километров через весь Космос, нагревают Землю, Марс, многие другие планеты, наш естественный спутник – Луну, даже наши искусственные спутники, запущенные на орбиту людьми, а сам Космос оставляют холодным.
Надеемся, что изложенная в данной статье информация максимально доступно поясняет, почему в Космосе холодно, и как вообще «работает» процесс нагрева объектов в глобальном галактическом масштабе.
)
()
Jan. 28th, 2011
06:06 pm - "Ужасный космический холод"
"Ужасный космический холод" или как долго будет остывать человек (тело с сопоставимыми обьемом, массой и температурой) в открытом космосе? Ответ в Журнале "Квант", №7 1971г. (нашел у Ю.Красильникова на Авиабазе):
"При внутреннем тепловыделении 150 Вт, теплоемкости 200 кДж/град и массе 50 кг ("Квант" - детский журнал) при постоянной потере тепла излучением охлаждение на 2 градуса произойдет не быстрее 15 мин." И это в тени. Равновесная температура на солнышке на орбите Земли будет равна 77 градусам (Цельсия).
Также в теме взрывная декомпрессия :
"...Время сохранения полезного сознания для человека при взрывной декомпрессии до высот, по патологическому действию эквивалентных вакууму, составляет от 10 до 15 сек.; в среднем 12 сек..."
Артур Кларк все правильно сделал.
Comments:
Тут такое дело - человек может быть потным (вспотеешь, если выбрасывают в космос без скафандра). И с испаряющимся потом будет уноситься тепло.
Но всё равно, никакого "космического холода" конечно нет.
Насчет декомпресии – говорят, если из чисто кислородной атмосферы с давлением как на высоте 10км в вакуум сигать - так никакой взрывной декомпресии и не будет.
В любом случае умрешь просто от удушья.
Да, с учетом испарения влаги, наверное, все гораздо сложнее. Но у того же Китинжера перчатка была разгерметизирована и с кистью во время спуска были проблемы - распухла, отслоилась кожа на тыльной стороне. Но ведь после все обошлось, рука работала. Наверное, то, что происходило с его рукой и есть пример не взрывной декомпресcии? А что было бы, если бы перчатка быстро потеряла давление на высоте? По-моему разница в последствиях для конечностей невелика.
По поводу влаги - "После первоначального истечения газа из легких во время декомпрессии, газ и водяной пар будут продолжать выходить через дыхательные пути. Это постоянное испарение воды будет охлаждать рот и нос почти до температуры замораживания; остальные части тела также будут охлаждаться, но более медленно."
Насчет различий между взрывной и не взрывной декомпрессиями
"Декомпрессия сама по себе может иметь катастрофические последствия, если лицо, находящееся в условиях декомпрессии, сделает ошибку, попытавшись задержать дыхание. Это приведет к разрыву легких и почти неминуемой гибели. Именно поэтому такая декомпрессия называется «взрывной»."
Насколько я понимаю, если с "высоты" 10км в вакуум сигать - вероятность того что разорвет легкие гораздо ниже.
В жаркие летние дни самое время поговорить о жаре и холоде космоса. Благодаря научно-фантастическим фильмам, научно и не очень научно-популярным передачам, у многих закрепилось убеждение, что космос - это невообразимо холодное место, в котором, самое главное: найти как согреться. Но на самом деле все гораздо сложнее.
Чтобы разобраться тепло или холодно в космосе, надо сначала вернуться к азам физики. Итак, что такое тепло? Понятие температуры применимо к молекулам вещества, которые находятся в постоянном движении. При получении дополнительной энергии, молекулы начинают двигаться активнее, а при потере энергии - медленнее.
Из этого факта следует три вывода:
1) у вакуума температуры нет;
2) в вакууме есть только один способ теплопередачи – излучение;
3) объект в космосе, фактически группу движущихся молекул, можно
охладить, если обеспечить контакт с группой медленно движущихся молекул
или нагреть, обеспечив контакт с быстро движущейся группой.
Первый принцип используется в термосе, где вакуумные стенки удерживают температуру горячего чая и кофе. Точно так же перевозят сжиженный природный газ в танкерах. Второй принцип определяет так называемые условия внешнего теплообмена, то есть взаимодействие Солнца (и/или других источников излучения) и космического аппарата. Третий принцип используется при проектировании внутренней конструкции космических аппаратов.
Когда говорят о температуре космоса, то могут подразумевать две разные температуры: температуру рассеянного в пространстве газа или температуру тела, находящегося в космосе. Как все знают, в космосе вакуум, но это не совсем так. Почти все пространство там, по крайней мере внутри галактик, наполнено газом, просто он настолько сильно разрежен, что не оказывает почти никакого теплового воздействия на помещенное в него тело.
В разреженном космическом газе молекулы встречаются крайне редко, и воздействие их на макро тела, такие как спутники или космонавты, незначительно. Такой газ может быть разогрет до экстремальных температур, но из-за редкости молекул, космические путешественники его не почувствуют. Т.е. для большинства обычных космических аппаратов и кораблей совсем не важно какая температура у межпланетной и межзвездной среды: хоть 3 Кельвина, хоть 10000 градусов Цельсия.
Важно другое: что из себя представляет наше космическое тело, какой оно температуры, и какие источники излучения есть поблизости.
Главный источник теплового излучения в нашей Солнечной системе - это Солнце. И Земля довольно близко к нему, поэтому, на околоземных орбитах очень важно настроить «взаимоотношения» космического аппарата и Солнца.
Чаще всего рукотворные объекты в космосе стараются укутать в многослойное одеяло, не дающее теплу спутника уходить в космос и не позволяющее лучам Солнца поджаривать нежные внутренности аппарата. Многослойное одеяло называется ЭВТИ - экранно-вакуумная теплоизоляция, «золотая фольга», которая на самом деле не золотая и не фольга, а покрытая специальным сплавом полимерная пленка, похожая на ту, в которую заворачивают цветы.
Впрочем, в некоторых случаях и у некоторых производителей, ЭВТИ не похожа на фольгу, но выполняет ту же изолирующую функцию.
Иногда некоторые поверхности спутника специально оставляют открытыми для того, чтобы они или поглощали солнечное излучение, или отводили в космос тепло изнутри. Обычно в первом случае поверхности покрывают черной эмалью, сильно поглощающей излучение Солнца, и плохо испускающей свое собственное, а во втором – белой эмалью, плохо поглощающей и хорошо изучающей.
Бывают случаи, когда на борту космического аппарата приборы должны работать при очень низкой температуре. Например, обсерватории «Миллиметрон» и JWST будут наблюдать тепловое излучение Вселенной и для этого и зеркалам их бортовых телескопов, и приёмникам излучения нужно быть очень холодными. На JWST главное зеркало планируется охлаждать до - 173 градусов Цельсия, а на «Миллиметроне» - ещё ниже, до - 269 градусов Цельсия. Для того, чтобы Солнце не нагревало космические обсерватории, они укрываются так называемым радиационным экраном: своеобразным многослойным солнечным зонтиком, похожим на ЭВТИ.
Кстати, как раз для таких «холодных» спутников важным становится небольшой нагрев от разреженного космического газа и даже от заполняющих всю Вселенную фотонов реликтового излучения. Отчасти поэтому, что «Миллиметрон», что JWST отправляют подальше от теплой Земли в точку Лагранжа, за 1,5 млн км. Кроме солнечных зонтиков на этих научных спутниках будет сложная система с радиаторами и многоступенчатыми холодильниками.
На других, менее сложных аппаратах сброс тепла в космосе тоже осуществляется через излучение с радиаторов. Обычно их как раз и покрывают белой эмалью и стараются разместить либо перпендикулярно солнечному свету, либо в тени. На метеоспутнике "Электро-Л" требовалось охладить матрицу инфракрасного сканера до -60 градусов Цельсия. Это было достигнуто при помощи радиатора, который постоянно держали в тени, а каждые полгода спутник разворачивали на 180 градусов, чтобы наклон земной оси не приводил к попаданию радиатора под солнечные лучи. В дни равноденствий спутник приходилось держать немного под углом, отчего на снимках появлялись артефакты у полюсов Земли.
Перегрев является одним из препятствий в создании космического аппарата с мощным ядерным источником энергии. Электричество на борту получается из теплоты с КПД гораздо меньше 100%, поэтому излишек тепла приходится сбрасывать в космос. Традиционные, используемые сейчас радиаторы были бы слишком большими и тяжелыми, поэтому сейчас в нашей стране проводятся работы по созданию капельных холодильников-излучателей, в которых теплоноситель в виде капелек пролетает через открытый космос и отдает ему тепло изучением.
Главный источник излучения в Солнечной системе – это Солнце, но планеты, их спутники, кометы и астероиды, вносят свой весомый вклад в тепловое состояние космического аппарата, который пролетает около них. Все эти небесные тела обладают своей температурой и являются источниками теплового излучения, которое, к тому же, взаимодействует со внешними поверхностями аппарата иначе, чем более «горячее» излучение Солнца. А ведь планеты еще и отражают солнечное излучение, причем планеты с плотной атмосферой отражают диффузно, безатмосферные небесные тела – по особому закону, а планеты с разреженной атмосферой типа Марса – ещё совершенно иначе.
При создании космических аппаратов требуется учитывать не только «взаимоотношения» аппарата и космоса, но и всех приборов и устройств внутри, а также и ориентацию спутников относительно источников излучения. Для того чтобы одни не нагревали других, а третьи не замерзали, и чтобы поддерживалась рабочая температура на борту, разрабатывается отдельная служебная система. Она называется «Система обеспечения теплового режима» или СОТР. В нее могут входить нагреватели и холодильники, радиаторы и тепловоды, датчики температуры и даже специальные компьютеры. Могут использоваться активные системы или пассивные, когда роль обогревателей выполняют работающие приборы, а радиатора - корпус аппарата. Именно такая простая и надежная система создана для частного российского спутника «Даурии Аэроспейс».
Более сложные активные системы задействуют циркулирующий теплоноситель или тепловые трубы, подобные тем, что часто используются для отвода тепла от центрального процессора к радиатору в компьютерах и ноутбуках.
Соблюдение теплового режима, зачастую, оказывается решающим фактором работоспособности аппарата. Например, чуткий к перепадам температуры «Луноход-2» погиб из-за какой-то смехотворной горсти черного реголита на своей крыше. Солнечное излучение, которое уже не отражалась теплоизоляцией, привело к перегреву оборудования и выходу из строя «лунного трактора».
В создании космических аппаратов и кораблей, соблюдением теплового режима занимаются отдельные инженерные специалисты по СОТР. Один из них - Александр Шаенко из «Даурии Аэроспейс», занимался спутником DX1, и он помог в создании данного материала. Сейчас Александр занялся чтением лекций о космонавтике и созданием собственного спутника, который послужит популяризации космоса, став самым ярким объектом в небе после Солнца и Луны.
> Как холодно в космосе?
Какая температура в открытом космосе на орбите? Узнайте, насколько холодно в космическом пространстве, температура вакуума, абсолютный ноль, значение в тени.
Если бы у нас была возможность путешествовать между звездами и проходить сквозь межгалактическое пространство, то пришлось бы оказаться в довольно морозных местах. Так что не забудьте положить несколько свитеров, потому что будет холодно. Но насколько холодно в пространстве и какая температура в космосе?
Ну, в отличие от вашего дома, машины и бассейна, в вакууме нет температуры. Поэтому поднятый вопрос, на самом деле, звучит довольно глупо. Только если вы сами оказались в пространстве, то можете определить, какая температура в открытом космосе за бортом корабля.
Существует три способа передачи тепла: проводимость, конвекция и излучение. Нагрейте одну сторону металлической трубы, и температура передастся второй (проводимость). Циркулярный воздух способен переносить нагрев с одной стороны помещения в другую (конвекция). Но в вакууме срабатывает только последний метод.
Объект поглощает фотоны энергии и нагревается. Одновременно с этим фотоны производят излучение. Нагрев происходит, если объект больше поглощает, чем излучает. В противном случае, он будет остывать.
Есть черта, когда вы не сможете получить больше энергии от объекта. Это минимально возможная температура, приравниваемая к абсолютному нулю. Но и здесь есть один интересный момент – вам никогда не добраться к этой отметке.
Давайте посетим Международную космическую станцию с ее температурой в космосе на орбите. Неизолированный металл при постоянном потоке солнечного света нагревается до 260°C. Это невероятно опасно для космонавтов, которые еще и вынуждены выходить в открытый космос. Поэтому приходится наносить защитное покрытие. А вот в тени объект остывает до - 100°C.
Космонавты могут ощущать резкие перепады температуры, в зависимости от того, какой стороной повернуты к Солнцу. Конечно, это компенсируется скафандрами с системами нагрева и охлаждения.
Пойдем еще дальше. Чем сильнее вы отдаляетесь от , тем температура в космосе становится ниже. Поверхностная температура Плутона достигает -240°C (на 33 градуса выше абсолютного нуля). Температура газа и пыли между звездами – на 10-20 градусов выше абсолютного нуля.
Если вы забрались максимально далеко, то получите температуру в 2.7 Кельвинов (-270.45°C). Это уже температура реликтового излучения, пронизывающего всю Вселенную. Поэтому да, в космосе чертовски холодно!