Почему космос холодный, а Солнце горячее: ответ ученых

Почему в космосе так холодно, в то время как на Солнце невероятно горячо? Казалось бы, это элементарный вопрос из школьной программы, но, если задуматься, оказывается все далеко не так просто. Ученые дали исчерпывающий ответ на космическую загадку.

Солнце – это ближайшая к нам звезда, которая относится к типу G2V, являющаяся желтым карликом. Несмотря на относительно небольшие размеры по сравнению со многими космическими гигантами, Солнце очень горячо – температура его поверхности составляет 5500 градусов по Цельсию, а ядра – 15,7 миллионов по Кельвину. Между тем, если отдалиться от Солнца достаточно далеко, к примеру до орбиты Нептуна, то температура падает до -270°C. Это буквально на три градуса выше абсолютного нуля. Как такое может быть?

Тепло в космосе распространяется в виде излучения инфракрасной волны энергии, которая мигрирует от более горячих объектов к более холодным. Волны излучения возбуждают молекулы, заставляя их нагреваться – именно так тепло распространяется от Солнца к Земле. Но суть в том, что излучение нагревает только молекулы вещества, которое находится непосредственно на его пути. Все остальное остается холодным. Возьмите Меркурий: согласно NASA, разницы температур планеты составляет более 500 градусов по Цельсию – дневная сторона прогревается до 427°C, тогда как ночная опускается до -193°C.

На Земле ночная температура все еще остается относительно теплой даже при смене сезонов. Это происходит потому, что тепло распространяется по нашей голубой планете через плотную газовую атмосферу тремя способами: проводимостью, конвекцией и излучением. Когда солнечные лучи нагревают молекулы в нашей атмосфере, они передают эту дополнительную энергию соседним молекулам. Этот перенос тепла от молекулы к молекуле называется проводимостью, и это цепная реакция, которая нагревает области за пределами солнечного света на темной стороне. Космический вакуум, конечно, не является совершенным, ведь даже в межзвездном пространстве существует по 5-10 атомов водорода на кубический сантиметр. Тем не менее, молекулы газа в глубоком космосе слишком разреженные и находятся далеко друг от друга, чтобы регулярно сталкиваться и передавать энергию. Таким образом, даже когда Солнце нагревает их инфракрасным излучением, передача тепла посредством проводимости невозможна. Точно так же конвекция – форма теплопередачи, которая происходит в присутствии силы тяжести – она важна для рассеивания тепла по всей Земле, но не происходит в невесомом пространстве.