Далеко за пределами нашей солнечной системы и далеко за пределами нашей галактики — в бескрайнем небытии космоса — расстояние между частицами газа и пыли становится огромным, ограничивая их способность передавать тепло. Температура в этих пустынных регионах может упасть примерно до -270.56°C.
Большинство ученых используют шкалу Кельвина, а не Цельсия для описания чрезвычайно низких температур, т.к. 0 на ней является абсолютным. Для понимания величин, напомним, что 0°C = 273.15°K.
Собственно, может показаться, что на этом ответ исчерпан. Но, увы, как и все в нашем мире, данный вопрос является не таким уж и простым. Существует множество факторов, влияющих на температуру. Они не дают полностью остыть космическому пространству. Однако, работают они неравномерно.
Для физиков температура в космосе напрямую зависит от скорости и движения. В отличии от измерения температуры в комнате, в космических масштабах значение определяется как "объем движения в заданном пространстве". Большая часть, если не все тепло во Вселенной исходит от таких звезд, как наше Солнце. Внутри Солнца, где происходит ядерный синтез, температура может повышаться до 15 миллионов кельвинов.
Тепло, которое покидает Солнце и другие звезды, распространяется по космосу в виде инфракрасных волн энергии, называемых солнечным излучением. Эти солнечные лучи только нагревают частицы на своем пути, поэтому все, что находится вне зоны прямой видимости Солнца, остается холодным.
Ночью поверхность даже самой близкой к Солнцу планеты Меркурия опускается примерно до 95 кельвинов. Температура поверхности Плутона достигает около 40 кельвинов. По совпадению, самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная в нашей солнечной системе, была зафиксирована гораздо ближе к Земле. По данным New Scientist, когда в 2009 году ученые измеряли глубину темного кратера на поверхности нашей Луны, они обнаружили, что температура упала примерно до 33 кельвинов. Это невероятно холодно, примерно -240 градусов по Цельсию.
Но наша Вселенная огромна — невообразимо огромна. А как насчет космического вакуума?
Что ж, вот тут-то и возникают сложности. Внутри близких и далеких галактик сеть из пыли и облаков, которая плетется между звездами, наблюдалась при температурах от 10 до 20 кельвинов. Редкие карманы космоса, которые содержат только космическое фоновое излучение, остаток энергии от образования Вселенной, существуют при температуре около 2,7 кельвина.
Эти температуры опускаются опасно близко к неуловимому измерению: абсолютному нулю. При абсолютном нуле, равном -273.15 градуса по Цельсию, между частицами не передается ни движение, ни тепло, даже на квантовом уровне.
В космическом вакууме частицы газа немногочисленны и находятся далеко друг от друга — около одного атома на 10 кубических сантиметров — поэтому они не могут легко передавать тепло друг другу посредством теплопроводности и конвекции. Тепло в космосе может передаваться только посредством излучения, которое регулирует, как частицы света или фотоны поглощаются, или испускаются.
Чем дальше вы путешествуете в межзвездное пространство, тем лучше понимаете, насколько оно холодное. Но, стоит понимать, что пока вы видите хоть какой-то свет, крупицы тепла будут вас окружать. До сих пор, самое близкое измерение к абсолютному нулю наблюдались только в лабораториях на Земле.
Как быть космонавтам?
Когда мы выходим за пределы безопасных границ нашей атмосферы, мы надеваем скафандры и путешествуем на космических кораблях, которые помогают защитить нас от этих экстремальных температур. Тут нужно применять все наши технические знания и много слоев изоляции.
В скафандрах эпохи Аполлонов, например, имелись отопительные системы, которые включали гибкие катушки и литиевые батареи. Современные скафандры оснащены крошечными микроскопическими шариками химикатов, которые реагируют при определённой температуре и защищают космонавтов от низких температур.
В готовящейся миссии Artemis скафандры, которые примерят на себя космонавты уже 2024 году, оснащены портативной системой жизнеобеспечения, которая поможет будущим лунным исследователям регулировать температуру своего тела и небольшой области вокруг.
Если бы вы двигались между галактиками в космическом вакууме без скафандра, тепло от вашего тела начало излучаться от вас, потому что кондукция и конвекция не работают в космосе. Это будет медленный и холодный путь, и, в конце концов, вы замерзнете насмерть. Но, будем честны — скорее всего вы задохнетесь намного раньше.
Космос красив, но он никогда не перестанет быть невероятно опасным местом.
