מעניין

מדוע החלל קר אם השמש חמה

מדוע החלל קר אם השמש חמה

השמש בערך 150 מיליון קילומטרים הרחק מהאדמה, אבל אנחנו יכולים להרגיש את החום שלה מדי יום ביומו. מדהים כיצד חפץ בוער מרחוק יכול להשליך את חוםו למרחק כה גדול.

אנחנו לא מדברים על טמפרטורות שבקושי רושמות את נוכחותה. בשנת 2019 פגעה הטמפרטורה של כווית 63 מעלות צלזיוס באור שמש ישיר. אם היית עומד תקופה ממושכת בטמפרטורות כאלה, אתה מסתכן במות ממכת חום.

קשורים: האם זה כבר זמן לקבוע חוקים למרחב החיצוני?

אבל מה שהכי חידות הוא שהחלל החיצון נשאר קר גם כאשר כדור הארץ נצרב מיליוני קילומטרים משם. אז מדוע החלל כל כך קר אם השמש כל כך חמה?

כדי להבין תופעה תמוהה זו, חשוב להכיר תחילה את ההבדל בין שני המונחים המשמשים לעיתים קרובות לסירוגין: חום וטמפרטורה.

תפקיד החום והטמפרטורה

במילים פשוטות, חוֹם היא האנרגיה המאוחסנת בתוך אובייקט, בעוד החום או הקור של אותו אובייקט נמדדים על ידי טֶמפֶּרָטוּרָה. לכן, כאשר החום מועבר לאובייקט, הטמפרטורה שלו עולה. ויש ירידה בערך הטמפרטורה כאשר החום מופק מהאובייקט.

העברת חום זו יכולה לקרות בשלושה מצבים: הולכה, הסעה, ו קְרִינָה.

העברת חום דרך הוֹלָכָה חַשְׁמַלִית מתרחשת במוצקים. כאשר מחממים את החלקיקים המוצקים, הם מתחילים לרטוט ולהתנגש זה בזה, ומעבירים חום בתהליך מחלקיקים חמים לחלקים קרים יותר.

העברת חום דרך הולכת חום היא תופעה שנצפית בתוך נוזלים וגזים. מצב זה של העברת חום מתרחש גם על פני השטח בין מוצקים לנוזלים.

כאשר מחממים את הנוזל, המולקולות עולות כלפי מעלה ונושאות איתן את אנרגית החום. תנור חדר הוא הדוגמה הטובה ביותר להדגמת העברת חום קונווקטיבית.

כשהמחמם מחמם את האוויר שמסביב, טמפרטורת האוויר תעלה והאוויר יעלה לראש החדר. האוויר הקריר שנמצא בראש נאלץ לנוע מטה ולהתחמם ויוצר זרם הסעה.

העברת חום דרך קְרִינָה הוא תהליך בו האובייקט משחרר חום בצורת אור. כל החומרים מקרינים כמות מסוימת של אנרגיה תרמית על בסיס הטמפרטורה שלהם.

בטמפרטורת החדר, כל האובייקטים כולל בני האדם מקרינים חום כגלים אינפרא-אדומים. זה בגלל קרינה שמצלמות הדמיה תרמית יכולות לזהות עצמים גם במהלך הלילה.

ככל שהאובייקט חם יותר כך הוא יקרין יותר. השמש היא דוגמה מצוינת לקרינת חום המעבירה חום על פני מערכת השמש.

עכשיו שאתה יודע מה ההבדל בין חום לטמפרטורה, אנחנו קרובים מאוד לענות על השאלה המוצגת בכותרת מאמר זה.

אנו יודעים כעת כי הטמפרטורה יכולה להשפיע רק על החומר. עם זאת, בחלל אין מספיק חלקיקים, והוא כמעט ואקום מוחלט ומרחב אינסופי.

המשמעות היא שהעברת חום אינה יעילה. אי אפשר להעביר את החום באמצעות הולכה או הסעה.

קרינה נותרה האפשרות היחידה.

כאשר חום השמש בצורת קרינה נופל על עצם, האטומים המרכיבים את האובייקט יתחילו לספוג אנרגיה. אנרגיה זו מתחילה להזיז את האטומים הרוטטים ולגרום להם לייצר חום בתהליך.

עם זאת, עם התופעה הזו קורה משהו מעניין. מכיוון שאין דרך להוביל חום, הטמפרטורה של העצמים בחלל תישאר זהה לאורך זמן.

חפצים חמים נשארים חמים ודברים קרים נשארים קרים.

אבל, כאשר קרינת השמש נכנסת לאטמוספירה של כדור הארץ, יש הרבה חומר להמריץ. לפיכך אנו חשים בקרינת השמש כחום.

באופן טבעי נשאלת השאלה: מה היה קורה אם נציב משהו מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ?

שטח יכול להקפיא או לשרוף אותך בקלות

כאשר אובייקט ממוקם מחוץ לאטמוספירה של כדור הארץ ובאור שמש ישיר, הוא היה מחומם סביב 120 מעלות צלזיוס. חפצים סביב כדור הארץ ובחלל החיצון שאינם מקבלים אור שמש ישיר נמצאים בסביבה 10 מעלות צלזיוס.

ה 10 מעלות צלזיוס הטמפרטורה היא בגלל החימום של כמה מולקולות החולפות מהאטמוספירה של כדור הארץ. עם זאת, אם נמדוד את הטמפרטורה של החלל הריק בין גרמי השמיים בחלל, זה צודק 3 קלווין מעל לאפס המוחלט.

לכן, המסעדה העיקרית כאן היא שניתן לחוש בטמפרטורת השמש רק אם יש חומר לקלוט אותה. למרחב אין כמעט שום עניין; מכאן הקור.

שני צדי חום השמש

אנו יודעים שאזורים מוצלים מתקררים. הדוגמה הטובה ביותר היא שעת לילה בה הטמפרטורות יורדות מכיוון שאין קרינה הפוגעת בחלק זה של כדור הארץ.

עם זאת, בחלל הדברים קצת שונים. כן, עצמים שמוסתרים מקרינת השמש יהיו קרים יותר מהכתמים שמקבלים אור שמש, אך ההבדל הוא די דרסטי.

האובייקט בחלל יתמודד עם שני קיצוניות טמפרטורה משני צידיו.

הבה ניקח למשל את הירח. האזורים שמקבלים את אור השמש מחוממים אליהם 127 מעלות צלזיוס והצד האפל של הירח יהיה בקפיאה -173 מעלות צלזיוס.

אך מדוע אין לאדמה השפעות זהות? בזכות האטמוספירה שלנו, גלי האינפרא אדום מהשמש משתקפים ואלה שנכנסים לאטמוספירה של כדור הארץ מפוזרים באופן שווה.

זו הסיבה שאנו חשים שינוי טמפרטורה הדרגתי ולא חום או קור קיצוניים.

דוגמה נוספת המציגה את קוטביות הטמפרטורה בחלל היא השפעות השמש על בדיקת השמש של פארקר. בדיקת השמש של פארקר היא תוכנית נאס"א בה נשלח בדיקה לחלל כדי לחקור את השמש.

באפריל 2019, החללית הייתה צודקת 15 מיליון מיילים הרחק מהשמש. כדי להגן על עצמו, הוא השתמש במגן חום.

קשורים: 7 מיתוסים משותפים המופעלים על ידי אסטרונאוטים ומדעים

הטמפרטורה של מגן החום כשהוא מופגז בקרינת השמש הייתה 121 מעלות צלזיוס ואילו שאר הגשוש ישב ב -150 מעלות צלזיוס.

החלל הוא התרמוס האולטימטיבי

כשאין מה לחמם, הטמפרטורה של המערכת נשארת זהה. זה המקרה לגבי החלל. קרינת השמש עשויה לנוע דרכה, אך אין מולקולות או אטומים לספוג את החום הזה.

גם כשסלע מחומם מעל 100 מעלות צלזיוס על ידי קרינת השמש, החלל סביבו לא יספוג שום טמפרטורה בגלל אותה סיבה. כשאין שום עניין, העברת הטמפרטורה לא מתרחשת.

לפיכך, גם כאשר השמש חמה, החלל נשאר קר כקרח!


צפו בסרטון: כדור הארץ החלל - על כדור הארץ, השמש והירח ותנועה מחזורית (דֵצֶמבֶּר 2021).