Χαμηλές θερμοκρασίες: από τη Γη στο Διάστημα κι από εκεί στο Σύμπαν

Αν θεωρείτε ότι στο Νευροκόπι παρουσιάζονται οι χαμηλότερες θερμοκρασίες, κάνετε λάθος! Στην Ελλάδα δεν κάνει κρύο, που κάνει όμως; Αν επισκεφθεί κανείς την πιο κρύα πόλη στην Γη που θεωρείται ότι είναι το Yakutsk στη Ρωσία, θα βρεθεί στους -40 °C. Τι θερμοκρασίες θα συναντούσε κανείς αν πήγαινε στο διάστημα άραγε;

Πριν βγάλουμε το θερμόμετρο να μετρήσουμε τη θερμοκρασία στο διάστημα αξίζει πρώτα να απαντήσουμε στο τι είναι “θερμοκρασία”.

Θερμοκρασία λοιπόν είναι το μέγεθος που μετρά τη μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων (ατόμων, μορίων, ιόντων) της ύλης. Όσο πιο πολλή θερμότητα (ενέργεια) απορροφάται από ένα σώμα, τόσο πιο έντονα κινούνται τα σωματίδια που το αποτελούν, επομένως αυξάνεται η θερμοκρασία του. Υπάρχουν τρεις τρόποι να μεταδοθεί θερμότητα από ένα σώμα σε ένα άλλο. Οι δύο είναι με “αγωγή” και με “μεταφορά”, στους οποίους χρειάζεται να υπάρχει ύλη (στερεή, υγρή ή αέρια) ως μέσο της διάδοσης. Υπάρχει όμως και η διάδοση θερμότητας μέσω “ακτινοβολίας” που δε χρειάζεται πυκνό μέσο για να πραγματοποιηθεί!

Με αυτόν τον τρόπο μεταφέρεται η θερμότητα στο διάστημα! Δορυφόροι που βρίσκονται στο διάστημα θα περιμέναμε να καταγράφουν πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, όμως αυτό, κάθε άλλο παρά ισχύει.

Πριν βγάλουμε βιαστικό συμπέρασμα λοιπόν, πρέπει να εξετάσουμε που βρίσκεται το κάθε τι σε σχέση με τον Ήλιο (την πηγή θερμότητας).

Ας δούμε για παράδειγμα το Διεθνή Διαστημικό Σταθμό που βρίσκεται 400 km μακριά από την επιφάνεια της Γη. Η θερμοκρασία έξω από αυτόν, όταν βρίσκεται στη σκιά της Γης, είναι περίπου -150 °C. Αντίθετα, όταν αντικρίζει τον Ήλιο, η θερμοκρασία του φτάνει τους 120 °C! Δηλαδή, το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένος (όπως και άλλοι δορυφόροι) πρέπει να αντέχει σε μεταβολές θερμοκρασίας που φτάνουν έως και 200 °C σε διάρκεια 90 λεπτών (όσο διαρκεί μια πλήρης περιφορά του γύρω από τη Γη)!

Σίγουρα μια νύχτα στο εξωτερικό του ISS θα μας “πάγωνε”, αλλά ακόμα βρισκόμαστε κοντά σε μια πηγή θερμότητας, οπότε ακόμα κι αυτές οι απίστευτα χαμηλές θερμοκρασίες (για τα ανθρώπινα δεδομένα) δεν είναι οι χαμηλότερες που έχουμε παρατηρήσει. Το ρεκόρ κατέχει το Boomerang Nebula που βρίσκεται 5000 έτη φωτός μακριά από την Γη. Θεωρείται το πιο κρύο αντικείμενο που έχει μετρηθεί μέχρι στιγμής – από το ραδιοτηλεσκόπιο ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – στο εγγύς σύμπαν, με τη θερμοκρασία του να φτάνει -270°C (περίπου 3 Κ).^[1]

Ωστόσο, τα παραπάνω αφορούν θερμοκρασίες συγκεκριμένων σωμάτων. Υπάρχει όμως μια θερμοκρασία που μπορεί να θεωρηθεί ως μέση θερμοκρασία του διαγαλαξιακού χώρου;

Υπάρχει και αυτή δεν είναι το Απόλυτο Μηδέν (-273,15 °C), όπως ίσως περίμενε κανείς δεδομένου ότι στο διάστημα ο χώρος είναι σχεδόν κενός. Είναι λίγο πιο υψηλή και για την ακρίβεια 2,73 Κ πάνω από το απόλυτο 0. Αυτή η θερμοκρασία (-270,42 °C) προέρχεται από την Ακτινοβολία Υποβάθρου (Cosmic Microwave Background), υπόλειμμα της ενέργειας που απελευθερώθηκε από το Bing Bang (Μεγάλη Έκρηξη) που συνέβη 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά το 1946 από τους Penzias and Wilson.

Μετά από αυτό το σύντομο ταξίδι θερμοκρασιών στο σύμπαν δεν πιστεύω να υπάρχει κανείς που να εμμένει ακόμα στην άποψη ότι κάνει κρύο στην Ελλάδα (σε σύγκριση με το σύμπαν τουλάχιστον)!

^[1] Να σημειωθεί εδώ ότι η αντιστοιχία στις μονάδες θερμοκρασίας Celsius και Kelvin είναι  0 °C + 273.15 = 273.15 K όπως φαίνεται και στην εικόνα 1.