الفضاء بارد للغاية، وتختلف درجات الحرارة بشكل كبير. ما مدى برودة الفضاء؟ تتراوح درجة الحرارة المحيطة من -173 درجة مئوية (-279 درجة فهرنهايت) في الظل ل 121 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت) في الشمس بالقرب من الأرض. وفي الفضاء السحيق، تنخفض درجة الحرارة إلى 2.7 كلفن (-270.45 درجة مئوية/-454.81 درجة فهرنهايت) بسبب إشعاع الميكروويف الكوني. تسلط هذه الاختلافات الشديدة الضوء على مدى برودة المساحات والتحديات المتمثلة في قياس درجة الحرارة المحيطة بدقة.
اختلافات درجات الحرارة في الفضاء
الفضاء القريب من الأرض
- نطاق درجة الحرارة القصوى: يواجه الفضاء القريب من الأرض درجات حرارة تبلغ -173 درجة مئوية (-279 درجة فهرنهايت) في الظل ل 121 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت) في ضوء الشمس المباشر، مما يوضح مدى برودة المكان بدون ضوء الشمس
- تقلبات درجات الحرارة في محطة الفضاء الدولية (ISS):
- تختلف درجات الحرارة في الفضاء حول محطة الفضاء الدولية من -125 درجة مئوية (-193 درجة فهرنهايت) في الظل ل 125 درجة مئوية (257 درجة فهرنهايت) في الشمس
- تم الحفاظ على متوسط درجة الحرارة عند حوالي 10 درجة مئوية (50 درجة فهرنهايت) داخل المحطة، على النقيض من درجة الحرارة المحيطة القصوى في الخارج
- العوامل المؤثرة على درجة الحرارة في الفضاء:
- أشعة الشمس
- ظل الأرض
- خصائص السطح الأجسام (التي تمتص أو تعكس ضوء الشمس)
- توجيه مقارنة بالشمس
مساحة عميقة
- إشعاع الخلفية الكونية الميكروي: يوفر درجة حرارة ثابتة 2.7 كلفن (-270.45 درجة مئوية/-454.81 درجة فهرنهايت) في الفضاء السحيق، مما يشير إلى مدى برودة الفضاء في أبعد مدى له
- متوسط درجة الحرارة: الفضاء السحيق يبلغ متوسط درجة الحرارة فيه حوالي -455 درجة فهرنهايت (-270.6 درجة مئوية)عرض البرودة الشديدة للفضاء
العوامل المؤثرة على درجة الحرارة المحيطة
- الإشعاع الشمسي: الشمس تحرر 384.6 سبعة مليارات واط من الطاقة، مما يؤثر بشكل كبير على درجات الحرارة بالقرب من الأرض ويساهم في تغيرات درجات الحرارة في الفضاء
- قلة الجو: بدون غلاف جوي للاحتفاظ بالحرارة، يمكن أن تتقلب درجات الحرارة في الفضاء بشكل كبير بين المناطق المشمسة والمظللة، مما يفسر سبب برودة الفضاء.
- الغلاف الحراري للأرض: رغم وصول درجات الحرارة 3600 درجة فهرنهايت (1982 درجة مئوية)لا تذوب الأجسام بسبب عدم وجود جزيئات الغاز اللازمة لنقل الحرارة، مما يسلط الضوء على مدى تعقيد درجة الحرارة في الفضاء
قياس درجة الحرارة في الفضاء
- قياسات الأقمار الصناعية: يوفر بيانات درجة حرارة أكثر اتساقًا ودقة مكانيًا مقارنة بالمحطات الأرضية، خاصة في المناطق ذات التغطية المتناثرة، مما يساعد في الإجابة على سؤال مدى برودة الفضاء.
- تحليل المويجات: يستخدم لتحديد نبضات درجات الحرارة المفاجئة المرتبطة بالأحداث المتطرفة على الأرض والشمس وفي الفضاء، مما يساعد على فهم تقلبات درجات الحرارة المكانية
التحديات الحرارية للمركبات الفضائية
- إدارة الحرارة: تواجه المركبات الفضائية تحديات كبيرة في إدارة البرودة والحرارة في الفضاء، وذلك بسبب التغيرات الشديدة في درجة حرارة الفضاء.
- أنظمة التبريد: يستخدم محطة الفضاء الدولية مبادلات حرارية مبردة بالماء و لوحات باردة تشع الحرارة الزائدة إلى الفضاء، وبالتالي مكافحة درجات الحرارة القصوى في الفضاء
- عزل الفراغ: تستخدم العوازل متعددة الطبقات (MLI) لإدارة نقل الحرارة في المركبات الفضائية، والحماية من برودة الفضاء
الأسئلة الشائعة
ما مدى برودة الفضاء؟
تختلف درجة الحرارة المحيطة بشكل كبير حسب الموقع. بالقرب من الأرض، يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى -173 درجة مئوية (-279 درجة فهرنهايت) في الظل. في الفضاء السحيق، تبلغ درجة حرارة الخلفية حوالي 2.7 كلفن (-270.45 درجة مئوية/-454.81 درجة فهرنهايت) بسبب إشعاع الميكروويف الكوني.
ما مدى درجة الحرارة في الفضاء القريب من الأرض؟
بالقرب من الأرض، تتراوح درجة حرارة الفضاء من -173 درجة مئوية (-279 درجة فهرنهايت) في الظل إلى 121 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت) في ضوء الشمس الساطع. يوضح هذا الاختلاف الشديد مدى برودة الفضاء بدون ضوء الشمس ومدى سخونته عند تعرضه للإشعاع الشمسي.
ما هي العوامل التي تؤثر على درجة حرارة الغرفة؟
تتأثر درجة حرارة الفضاء بعدة عوامل، بما في ذلك الإشعاع الشمسي، ووجود أو عدم وجود غلاف جوي، وقرب الأجرام السماوية، وخصائص الأجسام الموجودة في الفضاء (مثل قدرتها على امتصاص أو عكس أشعة الشمس).
كيف نقيس درجة الحرارة في الفضاء؟
يتم قياس درجة الحرارة في الفضاء باستخدام مجموعة متنوعة من الأساليب، بما في ذلك قياسات الأقمار الصناعية وتحليل المويجات. توفر الأقمار الصناعية بيانات متسقة ودقيقة مكانيًا عن درجات الحرارة، بينما يساعد تحليل المويجات في تحديد نبضات درجات الحرارة المفاجئة المرتبطة بالأحداث المتطرفة.
لماذا يصعب التحكم في درجة الحرارة في سفينة الفضاء؟
تعد إدارة درجة الحرارة في المركبات الفضائية أمرًا صعبًا بسبب التغيرات الشديدة في درجات الحرارة في الفضاء. يجب أن تكون المركبة الفضائية مصممة لتحمل البرد الشديد والحرارة. ويستخدمون أنظمة مختلفة مثل المبادلات الحرارية المبردة بالماء وألواح التبريد والعزل متعدد الطبقات للحفاظ على درجات الحرارة المناسبة للطاقم والمعدات.