ایا فضا سرد است؟

فضا واقعاً سرد است؟ اگر بخواهیم پاسخ ساده ای به این سؤال بدهیم، باید بگوییم خیر، فضا سرد نیست؛ در واقع فضا نه سرد است و نه گرم، اما اگر به فضا بروید ممکن است یخ بزنید یا به شدت بسوزید. دلیل این تناقض به تعریف دما و گرما باز می گردد و البته تصورات اشتباه زیادی نیز در مورد این موضوع وجود دارد.

دمای فضای کاملاً تهی و دور از هر ستاره به وسیله چیزی که ما آن را زمینه تشعشعی میکروموجی کیهانی می نامیم ایجاد می شود. درواقع بعد از این که انفجار بزرگ به وقوع پیوست (حدود ۴۰۰،۰۰۰ سال بعد از انفجار بزرگ و یا همین حدود)، مقدار عظیمی نور ساطع شد. این نور به تدریج انرژی اش را از دست داده و در طول زمان سرد شده است. بنابراین، فقط نور زمینه تشعشعی میکروموجی کیهانی است که کل جهان را پر کرده است. این نور هم واقعاً سرد است و آن چیزی هم هست که دمای پایه خود فضا به دور از ستارگان را ایجاد کرده است. دمای فضا در مناطق دور از ستارگان حدود ۲۷۰- درجه سانتیگراد است. این دما تقریباً سردترین دمای جهان است. تنها حدود سه درجه سردتر از این دما، سردترین دمایی است که از لحاظ نظری امکان پذیر است

فرض کنید انسانی بدون پوشش محافظ، از جو زمین خارج شود و روبروی خورشید قرار گیرد. در این صورت، قسمت جلوی بدن او که رو به منبع انرژی قرار گرفته، به شدت گرم شده و پشت بدنش نیز به مرور سرد می شود، تقریباً شبیه زمانی که در یک شب بسیار سرد در بیابان دور آتش حلقه زده باشید (البته فعلاً فاکتورهای دیگری مثل اکسیژن و فشار هوا را نادیده بگیرید). به عنوان مثال می توانید ماه را در نظر بگیرید، که تقریباً هیچ اتمسفری ندارد و تعیین وضعیتش بسیار ساده تر از زمین است. بخشی از این جسم که رو به خورشید قرار گرفته، دمای بسیار بالایی در حدود ۱۲۰ درجه دارد، اما در مقابل دمای نیمه تاریک آن به حدود ۱۷۰- درجه می رسد.

تمامی اجسام تابش دارند، و هرچه گرم تر باشند، شدت این تابش نیز بیشتر می شود تا زمانی که به تعادل برسد. در فاصله زمین تا خورشید، دمای تعادل اجسام در معرض خورشید حدوداً ۱۲۰ درجه سانتیگراد است، اما در فاصله سیاره تیر، دمای تعادل نزدیک به ۴۴۸ درجه خواهد بود.

طبق محاسبات علمی، در محدوده فضایی بین خورشید تا مدار سیاره مریخ، با مشکل گرم شدن بیش از حد مواجه هستیم و به همین دلیل فضاپیماهایی که در این بازه فعالیت دارند، از پوشش های محافظ و لایه های بازتاب دهنده استفاده می کنند تا انرژی خورشید را جذب نکنند.

زمانی که به سطح مریخ برسیم، حفظ گرما مشکل می شود و به همین دلیل مریخ پیماها به منابع حرارت داخلی مجهز شده اند تا تجهیزات الکترونیکی خود را در برابر دفع بیش از حد حرارت و نهایتاً انجماد، محافظت نمایند. تصور سرد بودن فضا از این حقیقت ناشی می شود که در غیاب منبع حرارت، هر جسمی بالاخره آنقدر حرارت از دست می دهد که دمای آن به پایین ترین حد ممکن برسد؛ اما این سرد شدن تا کجا ادامه می یابد؟ محاسبات و تحقیقات نشان می دهند دمای سردترین بخش جهان هستی حدود ۲.۷ کلوین، یعنی ۲.۷ درجه بالاتر از صفر مطلق است. البته یافته های اخترشناسان حاکی از آن هستند که «سحابی بومرنگ» در فاصله حدود ۵۰۰۰ سال نوری از زمین، رکورد سردترین نقطه کیهان را با دمای ۱ کلوین دارد

همان طور که دیدید، اگر جسمی از سطح زمین به فضا پرتاب شود، با خروج از اتمسفر بیشتر با مشکل افزایش دما مواجه خواهد شد تا سرما، که معمولاً با استفاده از عایق های مخصوص، چرخش مداوم و سیستم های انتقال حرارت داخلی، این مسئله رفع می شود. اما اگر فضای بسیار دوردست و بدون هرگونه منبع تابش مانند خورشید، مثلاً فضاهای بین کهکشانی را در نظر بگیریم، باز هم هیچ جسمی در آنجا به طور ناگهانی منجمد نمی شود، بلکه به تدریج با تابش امواج فروسرخ به اعماق فضا، حرارت خود را از دست می دهد تا جایی که به دمای حدود ۲.۷ کلوین برسد