چرا فضا سرد است؟!

چرا وقتی خورشید خیلی داغ است فضا خیلی سرد است؟

خورشید در مرکز منظومه شمسی قرار دارد که شامل زمین نیز می شود. دمای لایه فوتوسفر، جایی که پرتوهای نور در اطراف پخش می شوند، حدود 5500 درجه سانتیگراد است، در حالی که دمای هسته خورشید 15.000.000 درجه سانتیگراد است. میانگین دمای فضا در حدود -270.4 درجه سانتیگراد است. اما چرا وقتی خورشید بسیار داغ است فضا اینقدر سرد است؟ برای پاسخ به این سوال ابتدا باید بفهمیم که چگونه گرما دفع می شود. گرما به سه طریق انتشار می یابد: تابش، رسانش و همرفت.

انرژی در خورشید در نتیجه واکنش های همجوشی هسته ای که در هسته خورشید رخ می دهد تشکیل می شود. در این فرآیند هسته های هیدروژن به هلیوم تبدیل می شوند. گازهای موجود در اتمسفر با تابش انرژی خورشید را جذب می کنند. گازهای گرم شده با هم برخورد می کنند و انرژی را به یکدیگر منتقل می کنند. این انتقال گرما را رسانش گرما می نامند. می توانیم انتقال گرما از زندگی روزمره را مثال بزنیم: اگر یک قاشق فلزی را در لیوانی که آب داغ داخل آن است قرار دهید، بعد از مدتی احساس می کنید که قاشق گرم می شود و دستتان کمی می سوزد.

یکی دیگر از روش های پخش گرما ، همرفت است . هنگامی که مواد مایع یا گاز گرم می شوند، انرژی جنبشی مولکول ها در ساختار آنها افزایش می یابد و آنها شروع به حرکت سریعتر می کنند. همانطور که مولکول ها سریعتر حرکت می کنند، از یکدیگر دور می شوند. این باعث می شود که حجم ناحیه گرم شده افزایش یابد. مولکول ها در ناحیه کاهش چگالی به سمت بالا کشیده می شوند. بنابراین انرژی گرمایی از محیط گرم به محیط سرد منتقل می شود. از روش همرفت برای بالا آمدن بالن های هوای گرم استفاده می شود که اغلب در مناطق گردشگری با آن مواجه می شویم.

حالا میرویم سر اصل مطلب، از آنجا که چگالی فضا بسیار کم است، یعنی فاصله بین مولکول ها بسیار زیاد است، مولکول های موجود در فضا به ندرت با یکدیگر برخورد می کنند. بنابراین حتی اگر با جذب پرتوهای نور انرژی به دست آورند، نمی توانند این انرژی را به یکدیگر منتقل کنند. علاوه بر این، همرفت در محیط هایی که گرانش بسیار ضعیف است، ناچیز است. بنابراین، انرژی گرمایی در فضا از طریق رسانش یا همرفت منتقل نمی شود، بلکه تنها از طریق تشعشع منتقل می شود. در نتیجه، خارج از مناطقی که مولکول‌ها با جذب پرتوهای ساطع شده از خورشید یا ستاره‌های دیگر انرژی می‌گیرند، فضا بسیار سرد می‌ماند.

در نتیجه فضا نه سرد است نه گرم و فقط به فاصله شما از منبع گرما مثل ستاره ها دارد. بنابراین خطر اصلی پیش روی انسان در فضا، انجماد نیست، بلکه خلاء است. بدن انسان به فشار خارجی مانند فشار هوا نیاز دارد تا تمامی قسمت های داخلی سر جای خود باقی بمانند و به درستی کار کنند. دانشمندان می گویند اگر انسان را بدون هیچگونه محافظی داخل فضا بفرستیم، همان ابتدای کار پرده های گوش او متلاشی شده و سپس بدن و مغز او باد می کند، تا نهایتاً از کار می افتد. پس برخلاف آنچه در فیلم های علمی-تخیلی می بینیم، وقتی فردی را به اشتباه (یا به عمد) از دریچه فضاپیما به بیرون پرتاب کنیم مرگی دردناک را تجربه خواهد کرد و اصلاً کار به سرما و انجماد ناگهانی نمی کشد.