Где самая низкая температура на территории России? Температура тела: минимальный показатель.
Температурой в физике называют величину, которая количественно выражает степень нагретости различных тел. Учитывая, что в область изучения часто попадают не только твердые тела, но жидкости и газы, то существует более общее понятие температуры, как степень кинетической энергии частиц.
Системной единицей измерения температуры является Кельвин (сокращено К), в которой за точку отчета берется абсолютный нуль — состояние вещества с нулевой кинетической энергией частиц. В быту чаще всего используются градусы Цельсия (сокращено °С), для которых точка отчета соответствует точке замерзания воды. Один градус Цельсия равен Кельвину, и соответствует 1/100 части температурной разницы между точкой замерзания и точкой кипения воды. Абсолютный нуль равен −273,15 градусов Цельсия.
С точки зрения квантовой физики и при абсолютном нуле температуры существуют нулевые колебания, которые обусловлены квантовыми свойствами частиц и их окружающего физического вакуума.
Среднегодовая температура
Наша планета находится в зоне жизни своей звезды. Зоной жизни называется пространство достаточно удаленное от своей звезды, в котором на поверхности планеты возможно существование воды в жидкой форме. Современные метеорологи (специалисты по земному климату и погоде) чаще всего используют температурные измерения приземного воздуха с помощью ртутных или спиртовых термометров (температура замерзания ртути и спирта равна -38.9°C и -114,1°C соответственно).
По международной методике измерения должны происходить на двухметровой высоте от поверхности земли в специальной метеорологической будке, удаленной от антропогенного ландшафта. Среднегодовая температура приземного воздуха на поверхности Земли равна +14°С. В то же время в отдельных частях планеты температура приземного воздуха сильно отличается от этого значения по причине разного времени года или суток, различной географической широты, удаления от океана, высоты над средним уровнем моря и близости к вулканическим областям.
Диапазон температур Земли
Самый небольшой температурный перепад приземного воздуха наблюдается в экваториальных районах Мирового океана. Так на острове Рождества, который находится в центральной экваториальной части Тихого океана сезонные температурные перепады ограничены диапазоном 19-34 градусов Цельсия. Впрочем, считается, что самый ровный климат наблюдается в местечке Гарапан на острове Сайпан (Мариинские острова). В течение 9 лет с 1927 по 1935 г. самая низкая температура здесь была зарегистрирована 30 января 1934 г. (+19.6°С), а самая высокая - 9 сентября 1931 г. (+31,4°С), что дает перепад 11,8°С.
Континенты характеризуются значительно более высокими температурными перепадами. В долине Смерти (Калифорния) 10 июля 1913 года было зарегистрировано +56.7°C, а 13 июля 1922 года регистрировалось +57.8° C (позже это значение было оспорено). На российской станции Восток, 21 июля 1983 года, наблюдалось -89,2° C. Самый большой перепад температур зарегистрирован в российском Верхоянске — 106,7° C: от -70° C до +36.7°С. Самая низкая среднегодовая температура зарегистрирована в 1958 году на Южном полюсе (-57,8°С). Самая высокая среднегодовая температура зафиксирована в местечке Феранди (Эфиопия) в 60-х годах 20 века (+34°С).
Поверхностная температура Земли отличается ещё экстремальными значениями в связи с тем, что темная поверхность днем может прогреваться до значительно более высоких температур по сравнению с воздухом. В долине Смерти (Калифорния) 15 июля 1972 года регистрировалось +93.9°C. Вероятно такие высокие поверхностные температуры могут вызывать в условиях сильного ветра аномальные кратковременные всплески температуры воздуха (в июле 1967 году в иранском Абадане был зарегистрирован резкий рост температуры воздуха до +87.7°С).
Распределение годовых максимальных температур Земли
Поверхность нашей планеты является источником теплового электромагнитного излучения, максимум которого находится в инфракрасной области спектра (согласно закону смещения Вина).
Благодаря этому свойству околоземные спутники могут измерять температуру любой точки поверхности Земли в отличие от наземных метеостанций.
Анализ снимков спутника “Aqua“ за 2009-2013 годы позволил определить, что максимальная поверхностная температура в иранской пустыне в 2005 году достигала +70.7 °C.
Статистическое распределение годовых максимальных температур поверхности на планете показывает четыре кластера (ледники, леса, саванны/степи и пустыни).
Другой анализ спутниковых снимков за 1982-2013 годы показал, что минимальные температуры в Антарктиде могут достигать -93.2 °C.
Несмотря на то, что земная поверхность в среднем получает от Солнца в 30 тысяч раз больше энергии, чем от земных недр, геотермальная энергетика является важным элементом экономики некоторых стран (к примеру, Исландии).
Бурение рекордной Кольской скважины показало, что на глубине 12 км температура достигает +220°С.
Изотерма +20 °C в земной коре проходит на глубинах от 1500-2000 м (районы многолетней мерзлоты) до 100 м и менее (субтропики), а в тропиках выходит на поверхность. В горных районах термальные источники имеют температуру до +50…+90 °C, а в артезианских бассейнах на глубинах 2000-3000 м вода с температурой +70…+100 °C и более.
Точка, где наблюдалась минимальная температура, не является самой высокой частью ледника: её высота составляет около 3900 метров против 4093 метров у Плато А (Аргус).
Более ранний анализ снимков спутника “Aqua“ за 2004-2007 годы подтверждает, что самые холодные зимние температуры наблюдаются на хребте B, который соединяет плато А и плато F (Фуджи).
В районах активного вулканизма термальные источники проявляются в виде гейзеров и струй пара, выносящих на поверхность пароводяные смеси и пары с глубин 500-1000 м, где вода находится в перегретом состоянии (+150…+200 °C). В подводных гидротермальных источниках (“черных курильщиках”) наблюдаются температуры до +400 °C. В вулканах температура лавы может повышаться до +1500°C.
На основе лабораторных экспериментов, данных сейсмологии и теоретических расчетов считается, что в недрах планеты температуры могут превышать 7 тысяч градусов. Несколько вариантов теоретической температуры глубинных слоев планеты.
Если бы наша планета не обладала атмосферой, то согласно закону Стефана-Больцмана её средняя температура равнялась бы не +14 °C, а -18 °С. Различие объясняется тем, что земная атмосфера поглощает часть теплового излучения поверхности (парниковый эффект). Это во многом объясняет, почему с ростом высоты над поверхностью планеты падает не только давление, но и температура.
Температурный максимум в стратосфере (на высоте примерно 50 км) объясняется взаимодействием озонового слоя с ультрафиолетовым излучением Солнца. Температурный пик в экзосфере (ионосфере) связан с ионизацией молекул внешних разреженных слоев атмосферы под действием солнечного излучения. Суточные колебания в этом слое могут достигать нескольких сотен градусов. В экзосфере происходит улетучивание земной атмосферы в космос.
Температурные колебания у других планет Солнечной системы
Хорошим примером температурных колебаний в случае, если бы у Земли не было атмосферы, является . По наблюдениям спутника LRO температура поверхности нашего спутника изменяется от +140°C в небольших экваториальных кратерах до -245 °C на дне полярного кратера Hermite (Эрмита). Последнее значение даже меньше, чем измеренная температура поверхности Плутона -245 °C или любого другого небесного тела Солнечной Системы, для которого были проведены температурные измерения. Тем самым температурные колебания на Луне достигают 385 градусов. По этому показателю Луна занимает второе место в Солнечной Системе после .
Измерения приборов, оставленных экипажами миссий Аполон-15 и Аполон-17, показали, что на глубине 35 см, температуры в среднем на 40-45 градусов теплее, чем на поверхности. На глубине 80 см сезонные колебания температуры исчезают, и постоянная температура близка к -35 °С. Оценивается, что температура ядра Луны равна 1600–1700 K. Куда более высокие температуры могут появляться во время падения астероидов.
Так в древних земных кратерах обнаружены фианиты, для образования которых из циркона требуются температуры, превышающие 2640 Кельвинов. Достижение таких температур невозможно при земном вулканизме.
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Она получена в центре взрыва термоядерной бомбы – около 300...400 млн°C. Максимальная температура, достигнутая в ходе управляемой термоядерной реакции на испытательной термоядерной установке ТОКАМАК в Принстонской лаборатории физики плазмы, США, в июне 1986 г., составляет 200 млн°C.
Самая низкая температура
Абсолютный нуль по шкале Кельвина (0 K) соответствует –273,15° по шкале Цельсия или –459,67° по шкале Фаренгейта. Самая низкая температура, 2·10 –9 K (двухбиллионная часть градуса) выше абсолютного нуля, была достигнута в двухступенчатом криостате ядерного размагничивания в Лаборатории низких температур Хельсинкского технологического университета, Финляндия, группой учёных под руководством профессора Олли Лоунасмаа (род. в 1930 г.), о чём было объявлено в октябре 1989 г.
Самый миниатюрный термометр
Д-р Фредерик Сакс, биофизик из Государственного университета штата Нью-Йорк, Буффало, США, сконструировал микротермометр для измерения температуры отдельных живых клеток. Диаметр наконечника термометра – 1 микрон, т.е. 1/50 часть диаметра человеческого волоса.
Самый большой барометр
Водяной барометр высотой 12 м был сконструирован в 1987 г. Бертом Болле, хранителем Музея барометров в Мартенсдейке, Нидерланды, где он и установлен.
Самое большое давление
Как сообщалось в июне 1978 г., в Геофизической лаборатории Института Карнеги, Вашингтон, США, в гигантском гидравлическом прессе с алмазным покрытием было получено самое высокое постоянное давление в 1,70 мегабар (170 ГПа). Было также объявлено, что в этой лаборатории 2 марта 1979 г. получили твёрдый водород под давлением 57 килобар. Ожидается, что металлический водород будет металлом серебристо-белого цвета с плотностью 1,1 г/см 3 . По расчётам физиков Г.К. Мао и П.М. Белла, для этого эксперимента при 25°C потребуется давление в 1 мегабар.
В США, как сообщалось в 1958 г., при использовании динамических методов с ударными скоростями порядка 29 тыс. км/ч было получено мгновенное давление 75 млн атм. (7 тыс. ГПа).
Самая высокая скорость
В августе 1980 г. сообщалось о том, что в Исследовательской лаборатории ВМС США, Вашингтон, США, пластиковый диск был разогнан до скорости 150 км/с. Это максимальная скорость, с которой когда-либо двигался твёрдый видимый объект.
Самые точные весы
Самые точные весы в мире – «Сарториус-4108» – были изготовлены в Гёттингене, ФРГ, на них можно взвешивать предметы до 0,5 г с точностью в 0,01 мкг, или 0,00000001 г, что соответствует приблизительно 1 / 60 веса типографской краски, потраченной на точку в конце этого предложения.
Самая большая пузырьковая камера
Самая крупная в мире пузырьковая камера стоимостью 7 млн долл. была построена в октябре 1973 г. в Уэстоне, штат Иллинойс, США. Она имеет 4,57 м в диаметре, вмещает 33 тыс. л жидкого водорода при температуре –247°C и снабжена сверхпроводящим магнитом, создающим поле 3 Тл.
Самая быстрая центрифуга
Ультрацентрифуга была изобретена Теодором Сведбергом (1884...1971), Швеция, в 1923 г.
Самая высокая скорость вращения, полученная человеком, составлявляет 7250 км/ч. С такой скоростью, как сообщалось 24 января 1975 г., вращается в вакууме 15,2 см конический стержень из углеродного волокна в Бирмингемском университете, Великобритания.
Самое точное сечение
Как сообщалось в июне 1983 г., высокоточный алмазно-токарный станок в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Ливерморе, штат Калифорния, США, может вдоль рассечь человеческий волос 3 тыс. раз. Стоимость станка 13 млн долл.
Самый мощный электрический ток
Самый мощный электрический ток был сгенерирован в Научной лаборатории Лос-Аламоса, штат Нью-Мексико, США. При одновременном разряде 4032 конденсатора, объединённые в суперконденсатор «Зевс», в течение нескольких микросекунд дают вдвое больший электрический ток, чем генерируемый всеми энергетическими установками Земли.
Самое горячее пламя
Самое горячее пламя получается при сгорании субнитрида углерода (C 4 N 2), дающего при 1 атм. температуру 5261 K.
Самая высокая измеренная частота
Самой высокой частотой, которую воспринимает невооружённый глаз, является частота колебаний жёлто-зелёного света, равная 520,206 808 5 терагерц (1 терагерц – миллион миллионов герц), соответствующая линии перехода 17 – 1 Р(62) йода-127.
Самая высокая частота, измеренная с помощью приборов, – частота колебаний зелёного света, равная 582,491 703 ТГц для b 21 компонента R(15) 43 – 0 линии перехода йода-127. Решением Генеральной конференции мер и весов, принятым 20 октября 1983 г., для точного выражения метра (м) при помощи скорости света (c ) устанавливается, что «метр – это путь, проходимый светом в вакууме за интервал времени, равный 1/299792458 секунды». В результате частота (f ) и длина волны (λ) оказываются связанными зависимостью f ·λ = c .
Самое слабое трение
Самый низкий коэффициент динамического и статического трения для твёрдого тела (0,02) имеет политетрафторэтилен (С 2 F 4n), называемый ПТФЭ. Он равен трению мокрого льда о мокрый лед. Это вещество было впервые получено в достаточном количестве американской фирмой «Е.И. Дюпон де Немур» в 1943 г. и экспортировалось из США под названием «тефлон». Американские и западноевропейские домохозяйки обожают кастрюли и сковородки с антипригарным тефлоновым покрытием.
В центрифуге Университета штата Виргиния, США, в вакууме 10 –6 мм ртутного столба со скоростью 1000 об/с вращается поддерживаемый магнитным полем ротор массой 13,6 кг. Он теряет лишь 1 об/с в сутки и будет вращаться в течение многих лет.
Самое маленькое отверстие
Отверстие диаметром 40 ангстрем (4·10 –6 мм) удалось увидеть на электронном микроскопе JEM 100C при помощи устройства фирмы «Квантел электроникс» в отделении металлургии Оксфордского университета, Великобритания, 28 октября 1979 г. Обнаружить подобное отверстие все равно что найти булавочную головку в стоге сена со сторонами в 1,93 км.
В мае 1983 г. луч электронного микроскопа в Иллинойском университете, США, случайно прожёг в образце бета-алюмината натрия отверстие диаметром 2·10 –9 м.
Самые мощные лазерные лучи
Впервые осветить другое небесное тело лучом света удалось 9 мая 1962 г.; тогда луч света отразился от поверхности Луны. Он был направлен лазером (усилителем света, основанным на вынужденном излучении), точность прицела которого координировалась 121,9 см телескопом, установленным в Массачусетском технологическом институте, Кембридж, штат Массачусетс, США. На лунной поверхности освещалось пятно диаметром около 6,4 км. Лазер был предложен в 1958 г. американцем Чарлзом Таунзом (род. в 1915 г.). Световой импульс подобной мощности при длительности 1 / 5000 сможет прожечь алмаз за счёт его испарения при температуре до 10 000°C. Такую температуру создают 2·10 23 фотонов. Как сообщалось, лазер «Шива», установленный в лаборатории им. Лоуренса в Ливерморе, штат Калифорния, США, смог сконцентрировать световой пучок мощностью порядка 2,6·10 13 Вт на предмете размером с булавочную головку в течение 9,5·10 –11 с. Этот результат был получен при эксперименте 18 мая 1978 г.
Самый яркий свет
Самыми яркими источниками искусственного света являются лазерные импульсы, которые были сгенерированы в Национальной лаборатории Лос-Аламоса, штат Нью-Мексико, США, в марте 1987 г. д-ром Робертом Грэмом. Мощность вспышки ультрафиолетового света длительностью в 1 пикосекунду (1·10 –12 с) составила 5·10 15 Вт.
Самым мощным источником постоянного света является аргонная дуговая лампа высокого давления с потребляемой мощностью 313 кВт и силой света 1,2 млн кандел, изготовленная фирмой «Вортек индастриз» в Ванкувере, Канада, в марте 1984 г.
Самый мощный прожектор выпускался во время второй мировой войны, в 1939...1945 гг., фирмой «Дженерал электрик». Он был разработан в Научно-исследовательском центре Херста, Лондон. При потребляемой мощности в 600 кВт он давал яркость дуги в 46 500 кд/см 2 и максимальную интенсивность луча 2700 млн кд от параболического зеркала диаметром 3,04 м.
Самый короткий импульс света
Чарлз Шанк с коллегами в лабораториях компании «Америкэн телефон энд телеграф» (АТТ), штат Нью-Джерси, США, получил импульс света длительностью 8 фемтосекунд (8·10 –15 с), о чём было объявлено в апреле 1985 г. Длина импульса равнялась 4...5 длинам волн видимого света, или 2,4 мкм.
Самая долговечная лампочка
Средняя лампочка накаливания горит в течение 750...1000 ч. Есть сведения о том, что , выпущенная фирмой «Шелби электрик» и недавно продемонстрированная г-ном Бернеллом в Пожарном управлении Ливермора, штат Калифорния, США, впервые дала свет в 1901 г.
Самый тяжёлый магнит
Самый тяжёлый в мире магнит имеет диаметр 60 м и весит 36 тыс. т. Он был сделан для синхрофазотрона мощностью 10 ТэВ, установленного в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне, Московская обл.
Самый большой электромагнит
Крупнейший в мире электромагнит является частью детектора L3, используемого в экспериментах на большом электрон-позитронном коллайдере (LEP) Европейского совета ядерных исследований, Швейцария. Электромагнит 8-угольной формы состоит из ярма, изготовленного из 6400 т низкоуглеродистой стали, и алюминиевой катушки весом 1100 т. Элементы ярма, весом до 30 т каждый, были изготовлены в СССР. Катушка, сделанная в Швейцарии, состоит из 168 витков, закреплённых электросваркой на 8-угольной раме. Ток силой 30 тыс. А, проходящий по алюминиевой катушке, создает магнитное поле мощностью 5 килогауссов. Габариты электромагнита, превосходящие высоту 4 этажного здания, составляют 12х12х12 м, а общий вес равен 7810 т. На его изготовление ушло больше металла, чем на постройку .
Магнитные поля
Самое мощное постоянное поле величиной 35,3 ± 0,3 Тесла было получено в Национальной магнитной лаборатории им. Фрэнсиса Биттера в Массачусетском технологическом институте, США, 26 мая 1988 г. Для его получения использовался гибридный магнит с гольмиевыми полюсами. Под его воздействием усиливалось магнитное поле, создаваемое сердцем и мозгом.
Самое слабое магнитное поле было измерено в экранированном помещении той же лаборатории. Его величина составила 8·10 –15 Тесла. Оно использовалось д-ром Дэвидом Коэном для изучения чрезвычайно слабых магнитных полей, создаваемых сердцем и мозгом.
Самый мощный микроскоп
Растровый туннелирующий микроскоп (STM), изобретённый в Научно-исследовательской лаборатории фирмы ИБМ в Цюрихе в 1981 г., позволяет достичь увеличения в 100 млн раз и различить детали до 0,01 диаметра атома (3·10 –10 м). Утверждают, что размеры растровых туннелирующих микроскопов 4-го поколения не будут превышать размера наперстка.
При помощи методов полевой ионной микроскопии наконечники зондов сканирующих туннелирующих микроскопов изготавливаются таким образом, чтобы на их конце был один атом – последние 3 слоя этой сотворённой руками человека пирамиды состоят из 7, 3 и 1 атома В июле 1986 г. представители Лаборатории концерна «Белл телефон систем», Марри Хилл, штат Нью Джерси, США, заявили о том, что им удалось перенести одиночный атом (скорее всего, германия) вольфрамового наконечника зонда растрового туннелирующего микроскопа на германиевую поверхность. В январе 1990 г. подобную операцию повторили Д. Эйглер и Е. Швейцер из Исследовательского центра компании ИБМ, Сан-Хосе, штат Калифорния, США. Используя сканирующий туннелирующий микроскоп, они выложили слово IBM одиночными атомами ксенона, перенеся их на никелевую поверхность.
Самый громкий шум
Самый громкий шум, полученный в лабораторных условиях, был равен 210 дБ, или 400 тыс. ак. Вт (акустических ватт), сообщило агентство НАСА. Он был получен за счёт отражения звука железобетонным испытательным стендом размером 14,63 м и фундаментом глубиной 18,3 м, предназначенным для испытаний ракеты «Сатурн V», в Центре космических полётов им. Маршалла, Хантсвилл, штат Алабама, США, в октябре 1965 г. Звуковой волной такой силы можно было бы сверлить отверстия в твёрдых материалах. Шум был слышен в пределах 161 км.
Самый маленький микрофон
В 1967 г. профессор Ибрагим Каврак из университета Богазичи, Стамбул, Турция, создал микрофон для новой методики измерения давления в потоке жидкости. Его частотный диапазон – от 10 Гц до 10 кГц, размеры – 1,5 мм х 0,7 мм.
Самая высокая нота
Самая высокая из полученных нот имеет частоту 60 гигагерц. Она была сгенерирована лазерным лучом, направленным на кристалл сапфира, в Массачусетском технологическом институте, США, в сентябре 1964 г.
Самый мощный ускоритель частиц
Протонный синхротрон диаметром 2 км в Национальной лаборатории ускорений им. Ферми к востоку от Батейвии, штат Иллинойс, США, является самым мощным в мире ускорителем ядерных частиц. 14 мая 1976 г. на нем была впервые получена энергия порядка 500 ГэВ (5·10 11 электрон-вольт). 13 октября 1985 г. на нем в результате столкновения пучков протонов и антипротонов получена энергия в системе центра масс в 1,6 ГэВ (1,6·10 11 электрон-вольт). Для этого понадобилось 1000 сверхпроводящих магнитов, работающих при температуре –268,8°C, поддерживаемой с помощью самой крупной в мире установки по сжижению гелия производительностью 4500 л/час, вступившей в строй 18 апреля 1980 г.
Поставленная ЦЕРНом (Европейская организация ядерных исследований) цель – обеспечить столкновение пучков протонов и антипротонов в протонном синхротроне на сверхвысокую энергию (SPS) с энергией 270 ГэВ · 2 = 540 ГэВ – была достигнута в Женеве, Швейцария, в 4 ч 55 мин утра 10 июля 1981 г. Эта энергия эквивалентна той, которая выделяется при соударении протонов, имеющих энергию 150 тыс. ГэВ, с неподвижной мишенью.
Министерство энергетики США 16 августа 1983 г. субсидировало исследования по созданию к 1995 г. сверхпроводящего суперколлайдера (SSC) диаметром 83,6 км на энергию двух протон-антипротонных пучков в 20 ТэВ. Белый дом одобрил этот проект стоимостью 6 млрд. долл. 30 января 1987 г.
Самое тихое место
«Мёртвая комната», размером 10,67 х 8,5 м в Лаборатории концерна «Белл телефон систем», Марри-Хилл, штат Нью-Джерси, США, является самой звукопоглощающей комнатой в мире, в которой исчезает 99,98% отражаемого звука.
Самые острые предметы и самые маленькие трубочки
Самыми острыми предметами, сделанными руками человека, являются стеклянные трубочки микропипеток, используемые в экспериментах с тканями живых клеток. Технологию их изготовления разработали и претворили в жизнь профессор Кеннет Т. Браун и Дейл Дж. Фламинг на кафедре физиологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско в 1977 г. Они получали конические наконечники трубок с наружным диаметром 0,02 мкм и внутренним диаметром 0,01 мкм. Последний был тоньше человеческого волоса в 6500 раз.
Мельчайший искусственный предмет
8 февраля 1988 г. фирма «Техас инструментс», Даллас, штат Техас, США, объявила о том, что ей удалось изготовить «квантовые точки» из индия и арсенида галлия диаметром всего лишь 100 миллионных долей миллиметра.
Самый высокий вакуум
Он был получен в Научно-исследовательском центре ИБМ им. Томаса Дж. Уотсона, Йорктаун-Хейтс, штат Нью-Йорк, США, в октябре 1976 г. в криогенной системе с температурами до –269°C и был равен 10 –14 торр. Это эквивалентно тому, что расстояние между молекулами (размером с теннисный мяч) увеличилось с 1 м до 80 км.
Самая низкая вязкость
Калифорнийский технологический институт, США, объявил 1 декабря 1957 г., что жидкий гелий-2 при температурах, близких к абсолютному нулю (–273,15°C), не обладает вязкостью, т.е. имеет идеальную текучесть.
Самое высокое напряжение
17 мая 1979 г. в корпорации «Нешнл электростатикс», Ок-Ридж, штат Теннесси, США, была получена в лабораторных условиях самая высокая разность электрических потенциалов. Она составила 32 ± 1,5 млн В.
Книга рекордов Гиннеса, 1998 г.
Какая температура в космосе за пределами земной атмосферы? А в межзвездном пространстве? А если мы выйдем за пределы нашей галактики, будет ли там холоднее, чем внутри Солнечной системы? И можно ли вообще говорить о температуре применительно к вакууму? Попробуем разобраться.
Что такое тепло
Для начала необходимо понять, чем же в принципе является температура, как образуется тепло и отчего возникает холод. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмотреть строение материи на микроуровне. Все вещества во Вселенной состоят из элементарных частиц - электронов, протонов, фотонов и так далее. Из их сочетания образуются атомы и молекулы.
Микрочастицы не являются неподвижными объектами. Атомы и молекулы постоянно колеблются. А элементарные частицы и вовсе перемещаются со скоростями, близкими к световым. Какая тут связь с температурой? Прямая: энергия движения микрочастиц - это и есть тепло. Чем сильнее колеблются молекулы в куске металла, например, тем горячее он будет.
Что такое холод
Но если тепло - это энергия движения микрочастиц, то какой будет температура в космосе, в вакууме? Конечно, межзвездное пространство не совсем пустое - сквозь него движутся фотоны, несущие свет. Но плотность материи там намного ниже, чем на Земле.
Чем меньше атомы сталкиваются друг с другом, тем слабее греется вещество, которое из них состоит. Если находящийся под большим давлением газ выпустить в разреженное пространство, его температура резко понизится. На этом принципе основана работа всем известного компрессорного холодильника. Таким образом, температура в открытом космосе, где частицы находятся очень далеко друг от друга и не имеют возможности сталкиваться, должна стремиться к абсолютному нулю. Но так ли это на практике?
Как происходит передача тепла
Когда вещество нагревается, его атомы испускают фотоны. Это явление тоже хорошо всем знакомо - накалившийся металлический волосок в электрической лампочке начинает ярко светиться. При этом фотоны переносят тепло. Таким образом энергия переходит от горячего вещества к холодному.
Космическое пространство не только пронизано фотонами, которые испускают бесчисленные звезды и галактики. Вселенная заполнена также так называемым реликтовым излучением, которое образовалось на ранних этапах ее существования. Именно благодаря этому явлению температура в космосе не может опуститься до абсолютного нуля. Даже вдали от звезд и галактик материя будет получать рассеянное по Вселенной тепло от реликтового излучения.
Что такое абсолютный нуль
Никакое вещество нельзя охладить ниже определенной температуры. Ведь остывание - это потеря энергии. В соответствии с законами термодинамики в определенной точке энтропия системы достигнет нуля. В этом состоянии вещество уже не сможет терять энергию. Это и будет предельно возможная низкая температура.
Наиболее яркой иллюстрацией этого явления может служить климат Венеры. Температура на ее поверхности достигает 477 °C. Благодаря атмосфере Венера жарче, чем Меркурий, который находится ближе к Солнцу.
Средняя температура поверхности Меркурия 349,9 °C днем и минус 170,2 °C ночью.
Марс может нагреваться до 35 градусов Цельсия летом на экваторе и охлаждаться до -143 °C зимой в районе полярных шапок.
На Юпитере температура достигает -153 °C.
Но холоднее всего на Плутоне. Температура его поверхности - минус 240 °C. Это лишь на 33 градуса выше абсолютного нуля.
Самое холодное место в космосе
Выше было сказано, что межзвездное пространство прогревается реликтовым излучением, а потому температура в космосе по Цельсию не опускается ниже минус 270 градусов. Но оказывается, могут существовать и более холодные участки.
В 1998 году телескоп Хаббл обнаружил газо-пылевое облако, которое стремительно расширяется. Туманность, названная Бумерангом, образовалась вследствие явления, известного как звездный ветер. Это очень интересный процесс. Суть его состоит в том, что из центральной звезды с огромной скоростью "выдувается" поток материи, которая попадая в разреженное космическое пространство охлаждается вследствие резкого расширения.
По оценкам ученых, температура в туманности Бумеранг составляет всего один градус по шкале Кельвина, или минус 272 °C. Это самая низкая температура в космосе, которую на данный момент удалось зафиксировать астрономам. Туманность Бумеранг находится на расстоянии 5 тысяч световых лет от Земли. Наблюдать ее можно в созвездии Центавра.
Самая низкая температура на Земле
Итак, мы выяснили, какая температура в космосе и какое место самое холодное. Теперь остается узнать, какие самые низкие температуры были получены на Земле. А произошло это в ходе недавних научных экспериментов.
В 2000 году исследователи из Технологического университета в Хельсинки охладили кусок металла родия почти до абсолютного нуля. В ходе эксперимента была получена температура равная 1*10 -10 Кельвина. Это всего на 0,000 000 000 1 градуса выше нижнего предела.
Целью исследований было не только получение сверхнизких температур. Основная задача заключалась в изучении магнетизма ядер атомов родия. Это исследование было весьма успешным и принесло ряд интересных результатов. Эксперимент помог понять, как магнетизм влияет на сверхпроводящие электроны.
Достижение рекордно низких температур состоит из нескольких последовательных этапов охлаждения. Вначале с помощью криостата металл охлаждается до температуры 3*10 -3 Кельвина. На следующих двух этапах используется метод адиабатического ядерного размагничивания. Родий охлаждается до температуры сначала 5*10 -5 Кельвина, а затем достигает рекордно низкой температуры.
Самая низкая температура на Земле когда-либо зарегистрированная была -89.2 градуса по Цельсию на станции «Восток» в Антарктиде 21 июля 1983 года. Был побит предыдущий мировой рекорд минимум -88.3 °С от 24 августа 1960 года на этой же станции «Восток».
Станция «Восток»
«Восток» — Российская научно-исследовательская лаборатория расположена в средней части ледника Восточной Антарктиды, примерно в 1300 километрах от географического Южного полюса.
Это место, где солнце не поднимается зимой. Помимо того, что это очень далеко на Южном полюсе, это еще и высокогорная станция на 3 420 м где зафиксирована самая низкая температура на Земле.
Условия, которые вызвали падение понятия нагретости на исключительно низком уровне «Восток» в июле 1983 года были ясные облака в сопровождении спокойного воздуха. Вертикальное перемешивание воздуха была минимальным и без ветра в течение некоторого времени.
Станция «Восток» -это не отклонение климатического режима Антарктики. 20 июля, 1968 г., нагретость на другой высоте исследовательской базы, лаборатория Плато, опустилась до -86.2 °С.
В поисках самой низкой температуры
Так называемая нагретость на станции «Восток» — это самый низкий показатель в мире после ведения наблюдений с 1912 года. Вполне вероятно, что где-то на Земле было еще холоднее, но просто не было оборудования в то время, чтобы проделать надлежащие измерения. Ведь не так много людей находятся в самых суровых условиях на земле.
Но недавно ученые установили метеорологическую станцию, где они считают, что там становится еще холоднее, чем на станции «Восток».
В общем, сочетание погоды и местной географии вызывает сильные холода. Самая холодная погода образуется когда ясное небо и спокойный воздух. Географически, самая холодная температура бывает вблизи полюсов и вдали от океанов. Плато Восточной Антарктиды, Восточной и Центральной Сибири и Центральной Гренландии предлагают такие условия.
Также становится холоднее на возвышенностях. Так несколько лет назад ученые в восточной Антарктиде поднялись вверх в поисках минимальной степени нагретости, что позволит побить рекорд минимума. Купол «Аргус» самая высокая точка на континенте (4093 м) выше на 664 метра над точкой «Восток», достаточно высоко, чтобы было заметно холоднее. На Куполе спокойный воздух и ясное небо, так необходимые для экстремальных холодов.
В 2005 году китайские и австралийские ученые создали автоматическую метеорологическую станцию на куполе для измерения суточных величин. В течение первых пяти лет эксплуатации, самая холодная температура, зарегистрированная там была -82.5 °С в июле 2005 года, не достаточно низко, чтобы установить новый рекорд.
Дистанционное зондирование с помощью спутников НАСА с 2003 по 2013 год измеряемых величин поверхности в непосредственной близости от купола, обнаружено 10 августа 2010 года где было -93.2 °С. Еще раз, почти так же холодно -93.0 °C было зафиксировано 13 июля 2013 года. Самая низкая температура была найдена в небольших впадинах на ледяном пейзаже, где холодный воздух собирается.
При объявлении этих экстремальных величин запись не признана Всемирной метеорологической организацией как экстремальное погодное и климатических явление. Международный комитет, который проверяет экстремальные погодные условия не считают величину, измеренную с помощью дистанционного зондирования в качестве официальных отчетов.
Так, что рекорд станции «Восток» в Антарктиде, который был измерен с использованием стандартного оборудования и методов, до сих пор стоит в качестве официальной самой низкой температуры на Земле — 89.2 градуса по Цельсию
Самая низкая температура в России
За пределами Антарктики Россия представляет самые холодные температуры в мире. Низкие значения до -67.7 °С были измерены в Верхоянске, Россия два дня, 5 и 7 февраля в 1992 году, в Оймяконе, Россия 6 февраля 1933 года. Оба места лежат в отдаленной части Восточной Сибири. Неофициальные сообщения из этого района утверждают, что даже более низкие температуры, вплоть до -77.8 °С были достигнуты.
Что особенно поражает Верхоянск и Оймякон в том, что в отличие от других мест с самой низкой температурой в мире, это не современные научно-исследовательские станции, а вековые поселки с несколькими сотнями постоянных жителей. Самая низкая температура в России зафиксирована в этих поселках.
Самая низкая температура западного полушария
На другой стороне земного шара, в западном полушарии, самая низкая температура воздуха была зафиксирована в Гренландии. В Северном Ледовитом океане на научно-исследовательской станции ученые Британской экспедиции во льдах на севере Гренландии зафиксировали минимальное значение -66.1 °С 9 января 1954 года. Всего за две зимы с 1952 по 1954 год зафиксирована в Северном Ледовитом океане которая опустилась ниже -59.4 °C на 16 дней.
- Самая низкая температура на Земле официально зарегистрированная
- Станция Восток, Антарктида -89.2 °С — 21 Июля 1983
- Станция Восток, Антарктида -88.3 °С — 24 Августа 1960
- Станции Плато, Антарктида -86.2 °С — 20 Июля 1968 Года
- Купол Аргус, Антарктида -82.5 °С — 12 Июля 2005 Года
- Верхоянск, Россия -67.8 °С — 5 Февраля 1892
- Верхоянск, Россия -67.8 °С — 7 Февраля 1892
- Оймякон, Россия -67.8 °С — 6 Февраля, 1933
- Северный Ледовитый океан, Гренландия -66.1 °С — 9 Января 1954
Для России характерны очень большие перепады температур. Самая низкая температура характерна для регионов Дальнего Востока. Именно здесь расположен "полюс холода", для которого низкая температура - явление совершенно естественное.
Россия занимает 1/8 часть суши. Здесь находятся самое глубокое озеро в мире, самая длинная река в Европе и самое холодное место на Земле. Погодные рекорды для Дальнего Востока не редкость. Самая низкая температура была зарегистрирована в районе реки Индигирки. Отметка по шкале Цельсия здесь достигла цифры минус 78 градусов. Этот показатель является максимальным значением.
Самые холодные населенные пункты Российской Федерации - это Оймякон и Верхоянск. Расположенный на реке Яне в Якутии город Верхоянск, относительно небольшой. В нем проживает лишь тысяча человек. 15 января 1885 года самая низкая температура воздуха здесь достигла отметки -67 градусов. Жуткий холод и морозную зиму здесь пережить непросто. Замерзают животные и птицы. Страдают также и жители. Люди вынуждены топить печки и запасать большое количество дров. Лето в Верхоянске короткое, но временами бывает очень жарко. Максимальная температура достигает +37 градусов. Именно поэтому, России принадлежит еще один рекорд - самой большой разницы температур в пределах одной страны.
В 1964 году статус полюса холода был присвоен селению Оймякон, расположенному в Якутии. В тот год самая низкая температура достигла отметки -71 градус Цельсия. В такие зимы жители северных городов Дальнего Востока практически не выходят из дома. Низкая температура для этого региона вполне обычна. Вопреки всем трудностям, которые переживают в такой лютый мороз люди, никто не представляет своей жизни без снега и зимних забав. До сих пор здесь популярны катания на тройке и санях.
21 июля 1983 года рекордная температура была зарегистрирована на антрактической советской научной станции "Восток". В тот год термометр показал -89 градусов. Это самая низкая температура когда-либо зафиксированная на Земле. Относительно самой низкой температуры в европейской части России, рекордное значение принадлежит селу Усть-Щугер. В 1978 году температура воздуха опустилась здесь до отметки -58 градусов по шкале Цельсия.
Несмотря на то, что в России находятся самые холодные места планеты, летом здесь весьма жарко. Так, абсолютный максимум температуры, достигнутый в Калмыкии был равен +45 градусов. Колебания крайних значений температур - еще одна особенность погодных условий России. Это разница достигает около 60 градусов и является рекордной. Бесспорно, температура в разных регионах и областях страны отличается и зависит от многих факторов. Прежде всего, их географического расположения.
Люди, которые привыкли жить в экстремальных условиях, уже не часто смотрят на термометр. В городах Верхоянск и Оймякон зима с отметкой в -50 градусов - дело обычное. Самая низкая температура заставляет жителей принимать вызов природы и вопреки всему противостоять суровой стихии.
