چرا با وجود خورشید فضا سرد و تاریک است؟

تاریکی و سردی فضا از موضوعات جالب و چالش‌های فکری برای بسیاری از علاقه‌مندان به نجوم است. اینکه چرا با وچود آنکه فضا پر از نور ستارگان است، باز هم محیط آن سرد و تاریک به نظر می‌رسد! به دلیل خلأ یا عدم وجود ماده و مولکول ها در فضا، نور به طور مستقیم پخش یا بازتاب نمی‌شود. این باعث می‌شود که فضا را تاریک و سیاه ببینیم. اگرچه خورشید نیز نوری را به فضا ارسال می‌کند، اما این نور در خطی مستقیم حرکت می‌کند و توسط فضای خلاء جذب می‌شود. اگر در فضا ماده‌ای برای پراکندن نور وجود داشته باشد، فضا به شکل آسمان زمینی پر از نور می‌باشد. بنابراین، عدم وجود ماده و مولکول ها در فضا باعث می‌شود که آن را تاریک و سیاه ببینیم، در حالی که در حقیقت پر از نور و ستارگان است. در مطالعه این مطلب با ما همراه شوید تا بیشتر در مورد تاریکی و سردی فضا گفتگو کنیم.

فضا پر از نور است، با این حال به دلیل ویژگی‌های فیزیکی موجود، ما آن را تاریک و سیاه می‌بینیم. در فضا، خلا وجود دارد و هیچ ماده‌ای برای پخش یا بازتاب نور نیست. به عبارت دیگر، فضا یک محیط شفاف و بی‌جرم است. زمانی که نور از ستارگان و خورشید منتشر می‌شود، در خطی مستقیم حرکت می‌کند تا به ما برسد. بدون تداخل با ماده و مولکول‌ها، نور در فضا ادامه می‌یابد و توسط چشم ما قابل رویت نیست، موردی که اصلی‌ترین عامل تاریکی و سردی فضا به‌شمار می‌آید. اگرچه سراسر فضا پر از نور است، اما این تنها زمین است که در معرض نور خورشید قرار دارد و این باعث پراکنش و بازتاب نور در جو زمین می‌شود. این پدیده باعث می‌شود که آسمان زمین در طول روز روشن و آبی دیده شود. در فضا، عدم وجود ماده و گازهایی که نور را پراکنده کنند، باعث شده نور ستارگان در خطی مستقیم به ما برسد و پدیده‌ای مانند رنگ‌بندی آسمان زمین در فضا رخ ندهد که اصلی‌ترین دلیل تاریکی و سردی فضا نیز هست. بنابراین، عدم تداخل نور با ماده و مولکول‌ها و خالی بودن فضا از هر ماده منعکس کننده نور باعث می‌شود تا آن را تاریک و سیاه ببینیم. اما در حقیقت، فضا پر از نور است و ستارگان زیادی در آن وجود دارند. تنها با ورود به سحابی‌ها و مناطقی که ماده و گرد و غبار در آنها وجود دارد، می‌توانیم توده‌هایی را مشاهده کنیم که می‌توانند نور را پراکنده کنند و دیده شوند.

تاریکی فضا و قابل رویت نبودن هوا در فضا دو پدیده مجزا هستند و دلایل متفاوتی برای آنها وجود دارد. تاریکی فضا به دلیل عدم بازتاب نور در فضا و وجود خلا، ظاهر می‌شود. در فضا، نور از ستارگان و منابع نوری دیگر مانند خورشید به طور مستقیم حرکت می‌کند و بازتاب نمی‌شود. این باعث می‌شود که ظاهر فضا به ما تاریک و سیاه نمایان شود و دلیل تاریکی و سردی فضا نیز همین مورد است. اما در مورد هوا، دلیل عدم رویت آن در فضا به دلایل دیگری است. هوا از ترکیب مولکول‌های گازی مختلف تشکیل شده است که نور را پراکنده کرده و بازتاب می‌دهد. وقتی نور خورشید به هوا برخورد می‌کند، تعداد زیادی فرایند پراکنش و انعکاس اتفاق می‌افتد که به نتیجه رسیدن نور به چشم ما و رویت هوا را ممکن می‌کند. بنابراین، هوا به تنهایی قابل رویت نیست و نیاز به نور و بازتاب آن دارد تا قابل مشاهده شود. از طرف دیگر، در فضا که خلأ حاکم است، این فرایندهای بازتاب و پراکنش نداریم و نور به صورت مستقیم حرکت می‌کند. بنابراین، حتی اگر هوا در جلوی ما در فضا وجود داشته باشد، نور به خاطر عدم بازتاب آن توسط هوا، به ما نمی‌رسد و ما هوا را قابل رویت نمی‌کنیم.

فضا به علت خلأ و نبود ماده، محیطی بسیار سرد است. دمای فضا بسیار نزدیک به صفر مطلق (-۲۷۳.۱۵ درجه سانتیگراد) است. این حالت به دلیل عدم وجود هر گونه ماده یا ذره‌ منتقل یا جذب کننده گرما پدید می‌آید. در فضا، شرایط برای انتقال حرارت پدید آمده از خورشید و سایر منابع گرمایی بسیار کم است. بدون حضور ماده برای جذب یا هدایت حرارت، انتقال حرارت در فضا به شدت محدود می‌شود. این به معنای عدم انتقال حرارت از بدن‌ها یا سیستم‌ها به محیط است. بنابراین اشیاء در فضا می‌توانند بسیار سرد شوند. مثلاً، در طی فعالیت فضانوردان در فضا، باید از لباس‌های فضایی خاصی استفاده کنند که بدن آنها را در مقابل سرما حفظ کند. این لباس‌ها شامل لایه‌های عایق حرارتی است که می‌توانند بدن فضانوردان را در مقابل دماهای بسیار پایین محافظت کنند. به علاوه، در فضا که تبادل حرارت با هوا و مولکول‌های دیگر وجود ندارد، حرارت نمی‌تواند به روش هادی (convection) منتقل شود. در واقع، منبع اصلی انتقال حرارت در فضا، تشعشع (radiation) است. اشعه حرارتی (که توسط خورشید تولید می‌شود) در فضا سریعاً منتشر شده و بسیار سریع نیز به عنوان انرژی حرارتی از بین می‌رود و باعث تاریکی و سردی فضا می‌شود.

برهمکنش (convection) به معنای انتقال حرارت از طریق جابجایی ماده گرم میان مناطق با دمای متفاوت است. در فضا، به علت عدم حضور هوا یا مولکول‌های دیگر برای انتقال حرارت، روش برهمکنش تقریباً غیرممکن است. در شرایطی مانند آنچه در کره زمین وجود دارد، هنگامی که هوا گرم می‌شود، مولکول‌های هوا به دلیل افزایش حرارت و حجم خود، بالا رفته و جای خود را به هوای سردتر در محیط می‌دهند. این جریان حرارتی باعث جابجایی و انتقال حرارت بین مناطق با دمای متفاوت می‌شود. این روند با نام برهمکنش معروف است. اما در فضا، به دلیل عدم حضور هوا یا مولکول‌های دیگر، این رویداد نمی‌تواند رخ دهد که به تاریکی و سردی فضا منجر می‌شود. حرارت در فضا به صورت تشعشعی (radiation) انتقال می‌یابد، به این معنی که اشعه‌های حرارتی به صورت مستقیم و بدون نیاز به وجود ماده، از یک شیء به سمت دیگر منتقل می‌شوند. بنابراین، در فضا انتقال حرارت به وسیله تشعشع (radiation) و نه برهمکنش (convection) رخ می‌دهد. این مسئله باعث می‌شود که فضا بسیار سرد باشد

تاریکی و سردی فضا به دلیل دو عامل اساسی رخ می‌دهد. نخست آنکه در فضا، نور به طور مستقیم حرکت می‌کند و بازتاب نمی‌شود، بنابراین فضا برای ما تاریک به‌نظر می‌رسد. دوم اینکه در فضا، هیچ وسیله‌ای برای انتقال حرارت وجود ندارد، بنابراین حرارت به صورت انتقالی به سرعت از جسم‌ها حذف می‌شود، که نتیجه آن سردی فضاست. این دو عامل باعث می‌شوند فضا علی‌رغم وجود منابع نورانی مانند خورشید در آن تاریک و سرد به نظر بیاید.