Температура — одно из фундаментальных измерений в физике, и она абсолютно необходимо для всех видов жизни. Но как вы увидите, при сверхвысоких и сверхнизких температурах все может стать очень странным.
ВсеЗнаешь.ру собрал список из 7 интересных фактов об этом важном факторе нашего мира.
1. Самая высокая искусственная температура
Самая высокая температура, созданная человеком, составляет 7,2 триллиона градусов по Фаренгейту, или около 4 миллиардов градусов по Цельсию.
Трудно поверить, что температура вещества может достичь такого невероятного уровня! Фактически, это примерно в 250 000 раз горячее, чем температура в ядре Солнца.
Невероятный рекорд был поставлен в Естественной Лаборатории Брукхэвена в Нью-Йорке в ионном коллайдере RHIC, длина которого — около 4 километров. Ученые сталкивали ионы золота, пытаясь воссоздать условия, подобные Большому взрыву, путем создания кварк-глюонной плазмы. В этом плазменном состоянии частицы, составляющие ядра атомов — протоны и нейтроны — распадаются и создают «суп» из составляющих их кварков.
2. Экстремальные температуры Солнечной системы
Некоторые из вас, возможно, уже знакомы со следующими сравнениями, но найдите время, чтобы подумать о том, что они на самом деле означают по отношению к нормальным температурам человеческого опыта.
Температура среды в Солнечной системе отличается от той, к которой мы привыкли на Земле. Наша звезда Солнце невероятно горячая. В ее центре температура составляет около 15 млн градусов Цельсия, а поверхность Солнца имеет температуру всего около 5427 °C.
Температура в ядре нашей планеты составляет примерно столько же, сколько температура поверхности Солнца. Самая горячая планета Солнечной системы – Юпитер, температура ядра которого в 5 раз выше, чем температура поверхности Солнца.
Самая холодная температура в нашей в солнечной системе зафиксирована на Луне: в некоторых кратерах в тени температура опускается до -243 °C, а на стороне, обращённой к Солнцу, она может достигать +127 °C в зависимости от степени освещённости. Эта температура ниже, чем температура Плутона (восьмая планета от Солнца)!
3. Экстремальные температуры обитания человека
Некоторые люди живут в весьма экстремальных условиях и необычных местах, не совсем удобных для жизни. Например, одни их самых холодных населенных пунктов – поселок Оймякон и город Верхноянск в Якутии, Россия. Температура зимой тут в среднем составляет минус 45 градусов Цельсия.
Самый холодный город в мире также находится в Сибири. В Якутске с населением 270 000 человек. Температура зимой там составляется также около минус 45 градусов, а вот летом может подниматься до 30 градусов!
Самая высокая зарегистрированная средняя температура наблюдается в заброшенном городе Даллол в Эфиопии, где в период с 1960 по 1966 год была зафиксирована средняя годовая температура 34,6 °C. Среди крупных городов самым жарким считается город Бангкок, где с марта по май средняя температура воздуха превышает 34 градуса.
Но рекорд самого горячего рабочего места, вероятно, принадлежит золотому руднику Mponeng в Южной Африке. Температура на уровне около 3 километров под землей составляет плюс 65 градусов Цельсия. Предпринимаются меры для охлаждения шахт, например, используют лед или изолирующие покрытия для стен, чтобы шахтеры могли работать без перегревания.
4. Самая низкая искусственная температура
Охлаждение вещей дало много интересных и важных результатов в науке. Люди производят самую низкую температуру во Вселенной, на много порядков холоднее, чем все, что происходит в природе.
Замораживание допускает понижение температуры до нескольких милиКельвинов. Самая низкая температура, которую удалось достичь в искусственных условиях — 100 пикоКельвинов или 0.0000000001 K. Чтобы добиться такой температуры, необходимо воспользоваться магнитным охлаждением. Также подобных низких температур можно добиться, используя лазеры.
При таких температурах материя ведет себя иначе, чем обычно — факт, который является ключом к раскрытию многих странных причуд квантовой механики.
5. Какая температура в космосе?
Если бы вы вынули термометр в глубокий космос и оставили бы его там, вдали от любого источника излучения, он показал бы 2,73 Кельвина — немного ниже, чем минус 270 градусов Цельсия. Это самая низкая естественная температура во Вселенной.
В космосе температура держится выше абсолютного нуля за счет фоновой радиации, оставшейся после Большого взрыва. Хотя космос очень холодный по нашим меркам, интересно отметить, что одной из важнейших проблем, с которыми сталкиваются космонавты в космосе, является жара.
Голый металл, из которого сделаны объекты, находящиеся на орбите, может нагреваться до 260 градусов Цельсия из-за свободных солнечных лучей. Чтобы понизить температуру кораблей, их нужно обертывать в специальный материал, который может понизить температуру только в 2 раза.
Однако само космическое пространство постоянно охлаждается. Теории об этом появились уже давно, однако только недавние измерения подтвердили, что Вселенная охлаждается примерно на 1 градус каждые 3 миллиарда лет.
Температура космоса будет приближаться к абсолютному нулю, однако никогда его не достигнет. Температура на Земле не зависит от той температуры, которая сегодня имеется в космосе, и мы знаем, что наша планета последнее время постепенно нагревается.
6. Что такое теплород?
Тепло – механическое свойство материала. Чем горячее объект, тем больше энергии имеют его частицы во время движения. Атомы веществ в горячем твердом состоянии вибрируют быстрее, чем атомы тех же, но охлажденных веществ.
Будет ли вещество оставаться в жидком или газообразном состоянии зависит от того, до какой температуры его нагреть. Это довольно простые вещи, которые вы, вероятно, изучали в средней школе, но на протяжении сотен лет до конца 19-го века ученые считали, что тепло само по себе является веществом. Это известно как Теплород (Caloric theory).
Ученые полагали, что газ «тепла» испаряется из горячего вещества, тем самым охлаждая его. Он может перетекать из горячих объектов в холодные. Многие прогнозы, основанные на этой теории, на самом деле верны. Несмотря на заблуждения по поводу тепла, были сделаны многие действительно правильные выводы и научные открытия. Теория теплорода была окончательно побеждена в конце 19-го века.
7. Существует ли самая высокая температура?
Абсолютный нуль – температура, ниже которой невозможно опуститься. А какая температура самая высокая из возможных? Наука пока точно ответить на этот вопрос не может.
Самая высокая температура, обычно упоминаемая в науке, называется Планковская температура. Считается, что это самая высокая температура во Вселенной, буквально через долю секунды после Большого взрыва, согласно представлениям современной науки. Эта температура равна 1032 Кельвинов.
Для сравнения: если вы можете представить, это примерно в десять миллиардов миллиардов миллиардов раз выше, чем температура, упомянутая ранее, которая сама была в 250 000 раз горячее, чем ядро Солнца.
Согласно стандартной модели, Планковская температура пока остается самой высокой температурой из возможных. Если существует что-то еще более горячее, то привычные нам законы физики перестанут работать.
Есть предположения, что температура может подняться еще выше этого уровня, но что произойдет в таком случае, наука объяснить не может. В нашей модели реальности что-либо более горячее существовать не сможет. Может быть, реальность станет другой?
