Daleko poza Układem Słonecznym – w ogromnej nicości przestrzeni – rośnie odległość między gazem a cząstkami pyłu, ograniczając ich zdolność do przekazywania ciepła. Temperatury w tych regionach mogą spaść do około -270 stopni Celsjusza. Wyjaśniamy, skąd te niezwykle ekstremalne temperatury.
Pod względem fizycznym temperatura to przede wszystkim prędkość i ruch. Większość, jeśli nie całe ciepło we Wszechświecie pochodzi z gwiazd takich jak Słońce. Wewnątrz Słońca, gdzie następuje synteza jądrowa, temperatury mogą wzrosnąć do 14 milionów stopni Celsjusza.
Ciepło, które opuszcza Słońce i inne gwiazdy, przemieszcza się w przestrzeni w formie promieniowania słonecznego. Te promienie ogrzewają tylko cząsteczki znajdujące się na ich drodze, więc wszystko, co nie jest bezpośrednio widoczne, pozostaje chłodne.
W nocy, powierzchnia nawet najbliższej Słońcu planety, Merkurego, spada do około -180 stopni. Temperatura powierzchni Plutona sięga około -230 stopni. W zeszłym roku naukowcy skupili się na jednym z kraterów księżycowych i odkryli, że temperatury spadły w nim do około -240 stopni.
Co więcej, w próżni sprawy się komplikują. W galaktykach bliskich i odległych, siatka pyłu i chmur, które splatają się między gwiazdami, temperatury oscylują wokół -250 a nawet -260 stopni.
Temperatury te zbliżają się do tzw. zera absolutnego, wynoszącego -273 stopnie Celsjusza. W takich warunkach żaden ruch ani ciepło nie jest przekazywane pomiędzy cząstkami, nawet na poziomie kwantowym.
W próżni przestrzeni, cząsteczki gazu są nieliczne i dalekie od jednego atomu na 10 centymetrów sześciennych. Z tego względu nie są w stanie łatwo przenosić ciepła poprzez przewodzenie i konwekcję. Ciepło w przestrzeni może być przekazywane tylko poprzez promieniowanie, które reguluje sposób w jaki cząsteczki światła są pochłaniane lub emitowane.
Warto zaznaczyć, że jak dotąd pomiar najbliższy zera absolutnego zaobserwowano w laboratoriach na Ziemi. Kiedy wyruszymy poza granice naszej planety, potrzebujemy kombinezonów i podróżujemy statkami kosmicznymi, które pomagają nam chronić się przed tymi ekstremalnymi temperaturami.
Na przykład skafandry kosmiczne z epoki Apollo posiadały systemy grzewcze, w skład których wchodziły elastyczne cewki i baterie litowe. Nowoczesne kombinezony wyposażone są w malutkie, mikroskopijne kuleczki z chemikaliami reagującymi na ciepło, które pomogły chronić astronautów przed niskimi temperaturami. Kombinezony kosmiczne Artemis, które w 2024 roku powinny doprowadzić ludzi na Księżyc, są wyposażone w przenośny system podtrzymywania życia, który pomoże kosmicznym spacerowiczom regulować ich temperaturę na Księżycu i poza nim.
