Планковская температура – все о космосе

Какая температура максимально возможна во Вселенной?

Мы знаем, что минимально возможная температура составляет -273.15 °C. При такой температуре движение частиц прекращается, и выделяемая ими тепловая энергия становится равна нулю. Вероятно, должна существовать и такая точка, выше которой частицы уже не смогут выделять больше тепловой энергии, достигнув своего максимума.

Современная физика считает, что эта точка находится на уровне 1.41679 × 1032 K (Кельвинов) и называется Планковской температурой. Именно такой была температура Вселенной в первые доли секунд после Большого взрыва.

Как Кельвины перевести в Цельсии?

В физике удобно измерять температуру в Кельвинах, которые не подразумевают наличие шкалы отрицательной температуры, то есть абсолютный ноль здесь равен нулю.

Чтобы представить температуру в более привычных нам градусах Цельсия, достаточно знать формулу, по которой вычисляется температура в Кельвинах. TK (темп. В Кельвинах)= TC (температура в Цельсиях) + T0 (константа, равная 273.15).

Иными словами, чтобы перевести кельвины в Цельсии, достаточно вычесть из Кельвинов число 273.15. например, 1000 К = 1000 — 273.15 = 726.85 °C.

Учитывая формулу по переводу Кельвинов в градусы Цельсия, мы можем представить планковскую температуру в градусах Цельсия как 1.41679 * 10(32)-273.15 °C.

Конечно, данная оценка вычислена теоретически и основана на том, что если материи, разогретой до Планковской температуры, придать ещё энергии, то это не приведет к увеличению скорости частиц и, как следствие, повышению температуры.

Зато вызовет появление новых частиц во время хаотических столкновений уже существующих, что приведет к росту массы материи. Но представим, что материи, разогретой до планковской температуры, всё-таки придать ещё энергии, чтобы попытаться нагреть её ещё больше.

В таком случае, всю Вселенную ждет… а что ждет Вселенную после прохождения точки планковской температуры, не знает никто. Вероятно, гравитационное взаимодействие между частицыми разогретой материи станет настолько сильным, что сравняется с тремя другими взаимодействиями: электромагнитным, сильным и слабым. Описать физику нашего мира а таких не может ни одна существующая на сегодняшний день физическая теория.

Но вернемся от дел космических к делам земным. В своих попытках достичь максимально возможной температуры в пределах лабораторий человек установил температурный рекорд на уровне около 5.5 триллионов Кельвинов, что можно записать как 5*1012 К.

Конечно, ученые не разогревали кусок железа до этой немыслимой температуры — на это просто не хватило бы энергии.

Данная температура была зафиксирована во время эксперимента в Большом адронном коллайдере во время столкновения ионов свинца при околосветовых скоростях.

Источник: https://mydiscoveries.ru/kakaya-temperatura-maksimalno-vozmozhna-vo-vselennoy

Планковская температура – ГРАВИТАЦИЯ

Многие любознательные люди задаются вопросом: «Почему у температуры есть минимальный предел (абсолютный нуль) и нет максимального?»

Ограничена ли законами природы максимальная температура? С таким вопросом физики отправят Вас на рубеж 19-20 веков, когда М. Планк показал путь выхода из «ультрафиолетовой катастрофы».

Он также заметил, что можно так сгруппировать основные фундаментальные константы (скорость света, гравитационную постоянную, постоянную Больцмана и др.), что в итоге получится комплекс, имеющий простую размерность типа метра, килограмма, секунды и т. д.

Такие величины называют планковскими, среди них находится и планковская температура.

Планковская температура определяется так:

Где, mp – планковская масса, с – скорость света, ħ – постоянная Дирака, k – постоянная Больцмана, G – гравитационная постоянная [15].

Как видите, планковская температура это экзотическая температура, полученная из набора постоянных. Учитывая, что G не является постоянной, поэтому такой температуры быть не может.

Данная цифра была получена искусственно, чтобы хоть как-то ограничить бесконечность температурной шкалы.

С развитием гипотезы Большого взрыва, ее связали с температурой Вселенной, что якобы она имела такое значение в первый момент Большого взрыва.

По поводу Большого взрыва одна ремарка.

Еще раз посмотрим на график (рис.4), функция G=ƒ(Θ) монотонно растет до значения G=0,1, что соответствует температуре 4,39·1011 К, не достигнув одного порядка до максимальной, а затем буквально «взрывается», стремясь уйти в бесконечность.

Такое поведение косвенно говорит о том, что любое тело, еще не достигнув максимальной температуры готово взорваться.

Поэтому, температура, имеющая значение с 32-мя нулями, говорит о недостижимости и некорректности такого числа, будь то Big Bang (Большой взрыв) или Little Bang (Малый взрыв).

Температура 4,39·1012 К является критической температурой для любого тела (вещества) Вселенной!

Попутно, еще один сценарий с красным солнечным гигантом, который якобы поглотит Землю, на мой взгляд, также не состоятелен. В солнечной системе, в отдаленном будущем, когда Солнце начнет угасать и остывать, постепенно будет уменьшаться и притяжение планет к нему, которые будут уходить на более отдаленные орбиты от Светила.

Землю никакой красный гигант не поглотит, даже Меркурий останется живым, а точнее мертвым, после охлаждения Солнца. Это будет происходить до тех пор, пока Солнце совсем не угаснет, после чего планеты будут представлены сами себе и космическому холоду, и отправятся в космическое плавание в поисках новой звезды уже без нас.

С одной стороны это печально, а с другой радостно – это путешествие не заставит нас дрожать в космическом холоде.

Планетам солнечной системы, по большому счету, безразлична масса Солнца (по закону тяготения Ньютона), отвечающая за притяжение, их интересует только его теплота (энергия). Но чтобы быть звездой и обогревать других, нужна масса и соответствующий объем. Чем горячее звезда, тем мощнее ее излучение и соответственно – гравитация.

Исходя из конечности скорости света, невозможно разогнать частицы, превышающую эту скорость. С такой точкой зрения согласен автор справочника «Технология лабораторного эксперимента» Е.А.

Коленко, цитата: «Верхний предел возможной в природе температуры обусловлен теорией относительности, исключающей возможность движения материального тела со скоростью, превышающей скорость света.

Исходя из этого кинетическая энергия материальных частиц движущихся со скоростью, приближающейся к скорости света, соответствует температуре 1012 К» [16].

На страницах научных журналов регулярно появляются сообщения о достижении в научных экспериментах новых рекордов достижении максимальной температуры – 100 млн градусов, 4 триллиона, 5,5 триллионов, 10 триллионов градусов.

В настоящее время модная у физиков теория струн предсказывает максимальную температуру около 1030 К, что на два порядка ниже планковской. Данная модель носит название «Хагедорн температура», в честь немецкого физика Хагедорн Рольфа [17].

В этом же источнике указывается, что в экспериментах в LHC CERN достигнута самая высокая температура на земле около 1017 K (без указания ссылки).

В то же время, до недавнего времени считалось, что самая высокая температура во Вселенной в 10 триллионов градусов была получена в 2010 году в том же CERN. на Большом адронном коллайдере – БАК. Увеличение на 5 порядков однозначно говорит о не корректности данной цифры.

Я бы усомнился и в достижимости одного триллиона градусов, не говоря уже о десяти триллионов (10·1012 К), т.к. такую температуру на практике достичь также невозможно из-за теоретического предела.

Посудите сами, как и какими средствами можно замерить температуру такой величины в момент столкновения пучков ионов свинца или золота, разогнанных до около световой скорости? При таком столкновении было получено совершенно новое состояние вещества, названное кварк-глюонной плазмой.

Крупицы этой плазмы размерами не более чем три-пять диаметров протона, а время существования 10-23 с.

Здесь к исследователям много вопросов, но меня интересует только один – как измерили температуру? Понятно, что данная температура получена расчетным путем, и она явно завышена, как минимум, на порядок.

Еще одно доказательство невозможности достичь максимальной температуры, читаем в следующих статьях: «Максимально возможная температура» и «Диапазон электромагнитного излучения».

Конечная температура должна положить конец спекуляций по поводу сингулярности, коллапса, когда всю материю Вселенной пытаются втиснуть в объем горошины или яблока с бесконечно огромной температурой взрыва.

Планковская температура – это экзотика в физике, или физика в экзотике!

Назад  Вперед

Источник: http://gennady-ershov.ru/g/plankovskaya-temperatura.html

Перевести единицы: Планковская температура [TP] градус Ранкина [°Ra] • Популярные конвертеры единиц • Температура • Компактный калькулятор

Демонстрация «Горячее стекло» в музее стекла в городе Корнинг, штат Нью-Йорк. Стеклодувы работают со стеклом, нагретым до температур 870–1 040 °C или 1 600–1 900 °F.

Общие сведения

Единицы измерения температуры

Температура в физике и химии

Тройная точка воды

Температура в биологии

Анабиоз

Крионика

Температура в кулинарии

Общие сведения

Демонстрация «Горячее стекло» в музее стекла в городе Корнинг, штат Нью-Йорк. Профессиональный стеклодув работает с комком расплавленного стекла на конце стеклодувной трубки. Позже она сделает из него вазу.

Температура — физическая величина, определяющая количество теплоты в теле или материи. Температуру также можно определить как количество кинетической энергии в частицах, составляющих тело или материю.

Энергия передается от тел с более высокой температурой к телам более с низкой температурой, пока не будет достигнуто термодинамическое равновесие, то есть, пока температура обоих тел не сравняется. Этот процесс называется теплопередачей.

К примеру, если открыть зимой окно, теплый воздух в комнате будет передавать тепло холодному воздуху на улице до тех пор, пока температура воздуха на улице и в комнате не станет одинаковой. В разных материалах тепло передается по-разному, в зависимости от их теплопроводности.

Материалы с высокой теплопроводностью нагреваются и охлаждаются быстрее, чем материалы с низкой. Для теплоизоляции, например, в строительстве, используются именно материалы с низкой теплопроводностью.

Читайте также:  Глобулы - все о космосе

Температуру измеряют с помощью термометра, и самая низкая температура, которая возможна — это –273,15 °C. Эта температура называется абсолютным нулем.

Единицы измерения температуры

Температуру измеряют в градусах, но существуют несколько температурных шкал: Цельсия (°C, самая распространенная шкала в мире), Фаренгейта (°F, используемая в США и некоторых других странах), и Кельвина (К, используемая в физике и других точных науках).

Различие между шкалами Цельсия и Кельвина в том, что за ноль принята разная температура. По Цельсию — это температура замерзания воды, в то время как по Кельвину — это абсолютный ноль, то есть –273,15 °C.

Шкала Фаренгейта отличается от шкалы Цельсия не только температурой, принятой за ноль, но еще и разницей между величиной одного градуса. Для перевода градусов Цельсия в градусы Фаренгейта используют формулу:

°C = 5/9 (°F – 32).

Температура замерзания воды равна 32 °F.

В системе СИ используются градусы шкалы Кельвина, называемые кельвинами (К).

Электрический разряд в плазменной лампе

Температура в физике и химии

Агрегатное состояния веществ (плазма, газ, жидкость, или твердое тело) определяется температурой. В любом теле молекулы колеблются, причем при увеличении температуры это движение ускоряется, так же, как и кинетическая энергия этих молекул.

Чем больше скорость колебания молекул, тем легче им разойтись на большее расстояние друг от друга. Для каждого агрегатного состояния вещества существует определенный порог расстояния между молекулами. Это расстояние самое маленькое в твердых телах, и самое большое в газах и плазме.

Материалы, которые не изменяют агрегатное состояние при высоких температурах, называются огнеупорными материалами. Например, многие керамические смеси огнеупорны, потому что не плавятся при температурах до 1000 °C. Их часто используют на производстве, например в печах с очень высокой температурой.

Некоторые материалы плавятся при высокой температуре, в то время как другие материалы, как например, дерево, сгорают. Диапазон температур, при которых вещества могут находиться в состоянии жидкости, невелик. При переходе этого порога, жидкости превращаются в газы.

При дальнейшем нагревании, атомы разлагаются на заряженные частицы, ионы и электроны — процесс, называемый ионизацией. Частично или полностью ионизированный газ называется плазмой. Большая часть материи во вселенной находится именно в состоянии плазмы.

Температура влияет на электропроводимость веществ и служит катализатором химических реакций. Изменение температуры замедляет или, наоборот, ускоряет их.

Тройная точка воды

Тройная точка воды — температура и давление, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твердом (лед), жидком и газообразном (пар) состояниях.

Тройная точка воды — температура 0,01°С (273,16 К) и парциальное давление водяного пара 611,73 Па. При таких условиях для превращения всей воды в пар, лед или жидкое состояние достаточно только чуть-чуть изменить давление или температуру.

Тройная точка воды соответствует минимальному давлению, при котором жидкая вода может существовать. При давлении ниже тройной точки (например, в открытом космосе) твердый лед сублимируется в пар, минуя жидкое состояние.

При параметрах выше тройной точки лед при нагревании вначале переходит в жидкое состояние и только потом, при более высоких температурах, вода кипит и испаряется.

Тройная точка воды иногда используется как опорная, например, для калибровки измерительной аппаратуры и термометров. Для этого используются ампулы тройной точки воды. Эти ампулы обеспечивают получение температуры точно 0,01°С или 273,16K.

Источник: https://www.translatorscafe.com/unit-converter/ru/temperature/6-4/?mobile=1

Самое интересное о температуре

29 Май 2013

В данной статье предлагаем вашему вниманию самые разные и интересные факты о температуре. Пожалуй, каждый школьник знает, что температура это фундаментальное понятие в физике. А вообще температура играет большую роль для всех жизненных форм на земле.

Оказывается, что при очень низких или наоборот  – очень высоких  температурах разные вещи ведут себя довольно странным  образом.Самая высокая температура  была создана руками человека и составила она  4 млрд. С0.

  В это трудно поверить, но учёным удалось  достичь   такого немыслимого уровня температуры, которая в 250 раз превышает температуру ядра у Солнца. Этот своего рода рекорд удалось достичь, благодаря ионному коллайдеру   RHIC, который  находиться в Естественной Лаборатории  Брукхэвена (Нью-Йорк).

Длинна этого коллайдера  RHIC  4 километра. В ходе исследований, пытались воссоздать условия Большого взрыва. Для этого заставили столкнуться между собой ионы золота, создав  при этом кварк-глюонную плазму.

Самая экстремальная температура  в нашей Солнечной системе. Звезда Солнце очень горячая.  В самом центре Солнца  температура  достигает отметки приблизительно 15 млн.

Кельвинов, а сама поверхность Солнца нагрета до  5700 Кельвинов. К слову, температура ядра  Земли  примерно такая же, как и на поверхности Солнца. Самой горячей планетой в нашей Солнечной системе считают Юпитер.

Так как температура его ядра  в пять раз выше, нежели  температура на поверхности Солнца.

Самая холодная температура  зафиксирована на спутнике Земли – Луне. В отдельных кратерах, которые находятся в тени, температура  достигает всего 30  Кельвинов – выше абсолютного нуля.

Есть народы, которые живут практически в экстремальных условиях и самых необычных местах, которые, казалось бы, никак не пригодны для жизни. Так есть самый холодный поселок на земле – Оймякон и еще город Верхоянск, что в Якутии (Россия).

В этой местности зимой средняя температура опускается   до минус 45С0. Это, пожалуй, самая экстремальная  температура среды обитания человека. Самый холодный город также расположен в Сибири – Якутск  (270 тысяч чел. населения).

Зимняя температура там достигает отметки минус 45 С0, ну а летом  может подняться до 30-ти С0.

Наиболее экстремально высокая температура отмечена в золотых шахтах  Mponeng (Южная Америки). На глубине 3-х километров температура  достигает  плюс 65 С0. И в  таких условиях работают люди. Чтобы как-то снизить эту невероятную жару, используют изолирующие покрытия для стен и лед.

Самая низкая температура была достигнута в искусственных условиях – 100 пико Кельвинов (0, 0000000001 K).

 Таких результатов удалось достичь  благодаря магнитному охлаждению . Еще подобного можно достичь лазерами.

При таких аномально низких температурах любой материал и вещество ведут себя  не так как в привычной для них среде.

Температура в космосе. Какая она? В космическом пространстве  температура  держится выше абсолютного нуля из-за радиации, которая еще осталась после Большого взрыва. Так например, если оставить в космосе термометр на некоторое время и подальше от источников радиации, то он будет показывать  2,73 Кельвина (минус 270 С0).

Такая температура считается самой низкой естественной температурой во  Вселенной. Хоть космос и  довольно таки холодный, как для нас. Но, оказывается,  космонавты сталкиваются с  самой важной проблемой – жарой. Металл из которого сделаны объекты на орбите, порой нагревается до 260 С0. Это происходит  из-за свободных лучей Солнца.

И дабы снизить  температуру корабля, его оборачивают в специальный  материал, понижающий  температуру в два раза.

Но, тем не менее, температура в космосе  падает. Так исследования показали, что  каждые 3 млрд. лет  наша Вселенная охлаждается на 1 градус, примерно. Температура на планете Земля  никак не связанная  с  космической. К тому же, Земля последнее время медленно нагревается.

Есть ли самая высокая температура? Есть понятие абсолютный ноль, это  такая температура,  ниже, которой опуститься невозможно.  А вот какая  самая высокая, наука пока не может ответить.

Вообще-то самой высокой называют Планковскую температуру. Она  была во Вселенной на момент Большого взрыва, так говорит современная наука. И достигала эта температура  10^32 Кельвинов.

Простыми словами это в миллиарды раз выше и больше самой высокой температуры, которая  когда-либо была получена искусственным  путем. И на сегодняшний день она остается  самой высокой из всех возможных.

Если Вам понравилась наша энциклопедия или пригодилась информация на этой странице поделитесь ею с друзьями и знакомыми – нажмите одну из кнопок соц сетей внизу страницы или вверху, ведь среди кучи ненужного мусора интернете достаточно сложно найти действительно интересные материалы.

Источник: https://planete-zemlya.ru/interesnye-fakty-o-temperature/

Какая температура в космосе?

Температура космоса не может быть выражена в привычных нам градусах Цельсия по одной простой причине: температура относится к материи, в космосе её почти нет, поэтому там нечему нагреваться или охлаждаться. Однако на каждом небесном теле есть вещество, следовательно есть и температура.

Если мы начнем подниматься с Земли на космическом аппарате, измеряя температуру атмосферы, то увидим, что она сначала падает до 50-80 градусов ниже нуля, затем температура повышается примерно до нуля в стратосфере и остаётся постоянной на высоте от 40 до 55 километров.

Затем температура снова повышается и достигает +50 градусов Цельсия на высоте 60 километров. Затем атмосфера снова охлаждается до -80 градусов.

На расстоянии в 10000 километров от Земли атмосфера заканчивается и начинается вакуум, не имеющий своей температуры из-за отсутствия какой-либо материи.

Какая температура в Космосе?

К космическому пространству неприменимо понятие температуры в нашем обычном понимании; там ее просто нет. Здесь имеется в виду термодинамическое ее понятие – температура является характеристикой состояния вещества, меру движения молекул среды.

А вещество в открытом космическом пространстве как раз практически отсутсвует. Однако, космическое пространство пронизано излучением самых разных источников самой разнообразной интенсивности и частоты.

И температуру можно понимать, как суммарную энергию излучения в каком-то место пространства.

Термометр, помещенный здесь, будет показывать сначала ту температуру, какая была характерна для среды, из которой его извлекли, например, из капсулы или соответсвующего отсека космического корабля.

Затем со временем прибор начнет нагреваться, причем, нагреваться очень сильно.

Ведь даже на Земле, в условиях, где существует конвективный теплообмен, лежащие на открытом солнце камни и металлические предметы нагреваются очень сильно, настолько, что к ним невозможно прикоснуться.

В Космосе нагрев будет намного сильнее, так как вакуум является надежнейшим теплоизолятором.

Оставленный на произвол судьбы космический аппарат или какое-либо другое тело охладится до температуры -269 o С. Спрашивается, почеиу не ло абсолютного нуля?

Дело в том, что в космическом пространстве с чудовищными скоростями летят различные элементарные частицы, ионы, испускаемые горячими небесными телами. Космос пронизан лучистой энергией этих обьъектов, как в видимом, так и в невидимом диапазонах.

Посчёты свидетельствуют, что энергия этого излучения и корпускулярных частиц в сумме равна энергии тела, охлаждённого до темпертатуры -269 o С. Вся эта энергия, падающая на квадратный метр поверхности даже при полном её поглощении врядли смогла бы нагреть стакан воды на 0,1 o С.

Температура в открытом космосе

Температура – это мера кинетической энергии частиц, из которых состоят твердые, жидкие и газообразные тела. Да и частицы плазмы в звездах и на солнце. В твердых телах кинетическая энергия определяется колебательными движениями атомов или молекул. В газах – скоростью поступательного движения молекул. Кинетическая энергия выражается в джоулях .

А температура – в градусах Кельвина. Самая минимальная температура – это 0 К. Всё движение всех частиц заканчивается. Кинетическая энергия атомов и молекул тоже равна нулю. Так что кинетическая энергия и температура – фактически одно и то же. Например, расстояния можно измерять как в метрах, так и в дюймах или аршинах. Всё равно это расстояние.

Но в открытом космосе нет никаких частиц – там практически полный вакуум. А нет частиц – нельзя определить и температуру. Итак, в космосе просто нет такого понятия, как температура. Но температуру вещества, например, астероида определить можно. Как и температуру на Земле или на солнце.

Наша Земля находится не так уж далеко от солнца и солнце прогревает Землю. Так, температура 10 С – это 10 + 273 = 283 К . Абсолютный ноль температуры 0 К соответствует –273 К. Можно было бы подумать, что очень далеко от звезд температура астероида стала бы равной нулю по Кельвину.

Но на самом деле температуры таких тел не опускаются ниже 3 К. Почему?

Во вселенной после Большого взрыва остается реликтовое излучение, которое пронизывает весь космос. Оно и нагревает все тела до 3 К. А излучение звезд нагревает эти тела до более высоких температур. А снаружи от нашего астероида понятие температуры отсутствует. Об этом я написал выше.

Внутри космической станции МКС поддерживается вполне благоприятная температура для космонавтов. И когда космонавт выходит в открытый космос, внутри скафандра тоже поддерживается нужная температура.

Но вот встречный вопрос: какую температуру почувствует космонавт, если выйдет в открытый космос без скафандра? Я не имею в виду, что он быстро потеряет сознание и погибнет, так как давление снаружи космонавта будет равно нулю. Понятие давления имеет смысл и в открытом космосе.

Если не учитывать реликтовое излучение и тепло звёзд температура будет около -270 градусов.Около земного пространства будет -120 -150 градусов.А понятие температуры к вакууму вообще неприменимо.Космос не одинаково холоден.

Что касается межпланетного пространства, то его каждый кубический сантиметр может содержать сотни тысяч молекул газа. Также в межпланетном космическом пространстве присутствуют мелкие и крупные метеориты а также огромное количество космической пыли.

Можно сделать вывод, что межпланетная среда представляет собой пространство, которое заполнено пылью, метеоритами и разряженным газом.

Помимо этого здесь присутствуют радиоволны, потоки рентгеновских лучей, ультрафиолетовых, инфракрасных и много другого.

Вот вы и получили ответ на вопрос о том, какая температура в открытом космосе. Конечно, такую температуру очень сложно себе представить, да и создать её можно только в специальных лабораторных условиях.

к тому же если в космос поместить градусник, то он довольно долгое время будет показывать температуру того помещения, где он находился до этого. А потом он начнёт нагреваться. Нагреваться начнёт сам корпус градусника, несмотря на то, что в космосе минусовая температура.

Объяснить это можно просто – в космосе нет воздуха, сам космос – это вакуум, а значит, он прекрасно сохраняет тепло.

Источники: navopros.ru, han-samoilenko.narod.ru, www.bolshoyvopros.ru, otvet.mail.ru, elhow.ru

Источник: http://objective-news.ru/poznavatelnaya-infrmaciya/kakaja-temperatura-v-kosmose.html

История Вселенной: от Большого Взрыва до наших дней | Полезный сайт

Сегодня мне хочется рассказать об истории нашей вселенной. О том, как из маленькой точки мироздание превратилось в то, что мы сейчас наблюдаем вокруг себя.

Ну что, поехали.

Вселенная существует почти 14 миллиардов лет. За этот очень длинный промежуток времени, она преодолела несколько эпох своей истории. Сейчас идёт 13–ый этап развития Вселенной, который называется “эра вещества”.

Как же называются все фазы эволюции Вселенной, сколько они длились, что при них происходило? Как развивался окружающий нас мир?

Данная статья ответит Вам на эти вопросы.

Я опишу все этапы истории Вселенной в порядке с самого раннего до современного. Поэтому, начнём с “августинской эпохи”.

Августинская эпоха.

Эта эпоха включает в себя состояние вселенной “до” и в момент Большого Взрыва. О данном этапе развития мира ничего толком не известно – существуют лишь гипотезы – так как современные физические теории не могут описать события до “планковской эпохи”.

Учёные знают лишь то, что в самом конце данной эры произошёл Большой взрыв – внезапано началось расширение пространства. К началу этого поистине грандиозного события, Вселенная была заточена в очень маленькую точку, обладая бесконечными плотностью и температурой, т.е.

находилась в состоянии “космологической сингулярности”.

Планковская эпоха.

Это самый ранний этап развития Вселенной, о котором существуют какие-либо теоретические предположения и описания. Данная фаза началась сразу после большого Взрыва и длилась в течение т.н. “планковского времени” от 0 до 10-43 секунд после рождения Вселенной.

В то время (происходило чёрт знает что) размеры Вселенной были очень малы. Настолько, что квантовые эффекты – явления, происходящие с частицами – преобладали над физическими взаимодействиями.

Вселенная в эту эпоху также обладала планковской температурой (1032 Кельвинов), энергией (1019 миллиардов электронвольт), радиусом (10-35 метров, что равно планковской длине) и плотностью (1097 кг/м3).

Все четыре типа взаимодействия частиц и состоящих из них тел (их ещё называют “фундаментальными”) – сильное ядерное и слабое ядерное, электромагнитное, гравитационное – были тогда неотличимы друг от друга и объединены. Но так длилось недолго. Всему помешала очень высокая температура и плотность материи.

Эпоха великого объединения.

Эта фаза развития Вселенной началась с 10-43 секунд и завершилась спустя 10-35 секунд после Большого Взрыва. В самом её начале произошёл фазовый переход материи (схожий на конденсацию жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам). Это случилось из-за отделения гравитации от “единого фундаментального взаимодействия”.

Эпоха Великого объединения закончилась очередным разделением. Вселенная охладилась до отметки в 1028 Кельвинов и сильное взаимодействие стало самостоятельным. Теперь только электромагнитные и слабые ядерные силы представляли единое целое.

Такое событие повлекло за собой новый фазовый переход. Благодаря ему в следующей эпохе истории Вселенной появились новые частицы, а пространство-время начало масштабное и резкое расширение. Пошли серьёзные изменения в плотности распределении вещества.

Инфляционная стадия.

Фаза инфляции расположена на временной шкале между 10-35 и 10-32 секунд после Большого Взрыва. В ту эпоху Вселенная увеличила свои размеры во множество раз. Раньше радиус всего мира был равен “планковской длине”, а теперь космос расширился до размеров аж целого апельсина. И далее продолжал разрастаться с ускорением.

Образовалось несколько видов частиц. Это были кварки (фундаментальные частицы, из которых состоят адроны – например, протоны и нейтроны), электроны, гипероны и нейтрино (нейтральные фундаментальные частицы из класса лептонов).

Через некоторое время температура Вселенной снизилось, благодаря чему произошёл еще один фазовый переход. Из-за этого случилось т.н. “нарушение СР-инвариантности” и начались первые процессы такого явления, как “бариогенезис”.

Бариогенезис – это объединение кварков и глюонов в новые, составные частицы – адроны.

Кроме того, возникла ещё и загадочная “барионная асимметрия Вселенной” – преобладание материи над анти-материей. Ученые до сих пор не смогли объяснить причины её возникновения.

Помимо выше написанного, у физиков и космологов есть предположения, что в данную эру Вселенная прошла через несколько циклов повторных нагревании и охлаждении.

К концу эпохи инфляции, строительным материалом Вселенной стала плазма из кварков, анти-кварков и глюонов (переносчиков сильного взаимодействия).

Дальнейшее снижение температуры Вселенной привело к очередному фазовому переходу. Он заключается в образовании физических сил, фундаментальных взаимодействий и элементарных частиц в их современной форме.

Данный фазовый переход уместился аж в три эпохи и закончился “первичным нуклеосинтезом”.

Электрослабая эпоха.

Между 10-32 и 10-12 секунд после рождения мироздания. Электромагнитное и слабое взаимодействия до сих пор представляли единое электрослабое, т.к. температура Вселенной всё еще очень высока. тогда появились бозоны Хиггса (те самые которые 3 года назад нашли на Большом Андронном Коллайдере), W – и Z – базоны.

Помимо новых экзотических частиц и кварк-глюонной плазмы, космос был заполнен фотонами (фундаментальными частицами, или квантами, электромагнитного излучения) и лептонами.

Эпоха кварков.

Данная фаза расположена в период от 10-12 до 10-6 секунд после Большого Взрыва. Тогда случилось нарушение “электрослабой симметрии”. Теперь все фундаментальные взаимодействия существуют отдельно друг друга.

В кварковой эпохе температура и энергия всё ещё слишком высоки, чтобы кварки окончательно слились в адроны.

Знаменательное превращение произойдёт только на следующем этапе развития мира.

Эпоха Адронов.

Между 10-6 и 100 секунд после рождения Вселенной. Наконец-то кварк-глюонная плазма охладилась до такой степени, что бариогенезис завершился и на свет появились адроны и антиадроны. Однако большинство из этих частиц аннигилировали (взаимоуничтожаются). Сохранился лишь их малый остаток.

Вскоре Вселенная охладилась и расширилась настолько, что её температуры хватило всего лишь на создание лептонов и антилептонов. Эти частицы быстро становятся преобладающей массой во Вселенной.

Эпоха Лептонов.

В период от 100 секунд до 3 минут после Большого Взрыва расположилась эпоха лептонов. Тогда Вселенная стала прозрачной для нейтрино.

Космос продолжает охлаждаться. В конце эпохи температура снизилась до отметки, при которой образование новых лептонов стало невозможным. И пар “лептон-антилептон” настигает участь адронов. Большинство из них взаимоуничтожаются. Во вселенной осталось совсем небольшое количество лептонов, благодаря чему наступило доминирование фотонов.

Эпоха Нуклеосинтеза.

Одновременно с эпохой лептонов шёл и данный этап истории Вселенной. Благодаря достаточному охлаждению материи, выжившие адроны объединились в атомные ядра тяжелее водорода. Этот процесс и называют “первичным нуклеосинтезом”.

В течение данной фазы возник первичный состав звёздного вещества: 75% водорода, почти 25% гелия, немного лития, дейтерия и бора.

Протонная Эра.

Началась с 3 минут после Большого взрыва и окончилась через 380.000 лет. Вещество стало доминировать над излучением.

В конце эпохи произошла рекомбинация (процесс, обратный ионизации) водорода. Из-за дальнейшего снижения температуры и расширения Вселенной, гравитация стала доминирующей силой.

Спустя 379.000 лет после Большого Взрыва, при температуре Вселенной в 3000 Кельвинов, произошло знаменательное событие – ядра атомов и электроны объединились в первые атомы. Началась “первичная рекомбинация”. Это был поворотный момент: материя перешла из плазмы, непрозрачной для электромагнитного излучения в газообразное состояние. Вселенная наконец-то стала прозрачной.

В прошлые 379.000 лет фотоны страдали как могли. Различные заряженные элементарные частицы, коих раньше было вагон и маленькая тележка, препятствовали свету.

Кванты света с ними взаимодействовали, из-за чего испытывали постоянные “пинки” и “толчки” со стороны “собратьев”. Фотоны всё время отклонялись, либо поглощались заряженными частицами. В итоге, свет очень сильно рассеивался.

Если бы наблюдатель попал в эту эпоху, он бы увидел перед собой один лишь густой туман.

Фотоны, как известно, взаимодействуют только с положительно и отрицательно заряженными частицами. И в конце “протонной эры” кванта света наконец-то обернулась удача.

Отрицательные электроны и положительные протоны сгруппировались вместе с нейтронами в нейтрально заряженные атомы.

Благодаря новым составным частицам, фотоны смогли свободно двигаться в пространстве и почти не взаимодействовать с веществом.

Реликтовое излучение и есть те самые фотоны, испущенные плазмой в сторону будущего расположения Земли и в связи с рекомбинацией избежавшие рассеяния. Они и до сих пор достигают нас, преодолевая расширяющееся пространство.

Тёмные века.

Наступили сразу после “протонной эры” и продлились 550 млн. лет. Вселенная настолько остыла, что после протонной эры, когда она переливалась красными оттенками, космос был ввергнут в черноту.

Это была скучная эпоха полной тьмы. Источников света (звезд или галактик) не было. Планет и астероидов уж подавно. Космос был заполнен преимущественно водородом, гелием и микроволновым реликтовым излучением.

Реионизация.

Часть истории Вселенной, которая началась сразу после Тёмных Веков и длилась 250 миллионов лет. По сравнению с прошлой, данная эра была повеселее и красочнее.

Начали образование кластеры – обособленные скопления пыли межзвёздного газа, которые возникали благодаря силам притяжения. Первыми плотными объектами стали квазары. Потом вспыхнули первые звёзды, появились газопылевые туманности.

Под силой гравитации они объединились в звёздные скопления, те – в галактики. Последние сформировали собственные скопления и сверхскопления.

Тогда, в недрах звёзд, в больших количествах образовались тяжелые элементы. Взрывы сверхновых разнесли их по Вселенной, из которых после сформировались холодные планеты, астероиды, метеорные тела, и, в конце концов, живые организмы.

Эра вещества.

Начиная с 800 миллионов лет после Большого Взрыва. Данная Эпоха идёт до сих пор.

Через несколько миллиардов лет после “реионизации” началось формирование планет и планетарных систем, в том числе и Солнечной Системы. Чуть более 8.4 миллиардов лет после Большого взрыва сформировалась Земля, а через ещё 500 миллионов лет на ней возникла жизнь.

Спустя 13.7 миллиардов лет после рождения Вселенной появились первые люди. Пройдет ещё пара миллионов лет и их потомки – представители вида Homp Sapiens – изобретут автомобили и самолёты, разработают релятивистскую и квантовую физику, освоят атомную энергию, исследуют ближайшие окрестности Вселенной, создадут Интернет, напишут эту стать. 🙂

Источник: https://MindWork.su/science/istoriya-vselennoi-ot-bolshogo-vzryva-do-nashih-dnei/

Температура в космосе

А вы знаете какая температура в космосе? В космосе действительно очень холодно. Его температура составляет -454.8 °F (-270 °C). В космическом пространстве большое значение имеет только температура, остальное не важно.

Космос в большинстве своем представляет собой пустоту, где нет абсолютно ничего.

Однако большинство случайных объектов, летающих в космическом пространстве, будут иметь ту же температуру, что и космос (или приблизительно такую же).

В космосе нет воздуха, поэтому тепло передается только посредством инфракрасного излучения. Это означает, что постепенно происходит потеря тепла.

Объект в глубоком космическом пространстве в конечном итоге остужается лишь до нескольких градусов Кельвина, но замерзание происходит не мгновенно, как это обычно показывается в фильмах, а постепенно.

Требуется несколько часов, чтобы замерзнуть в космосе, однако в пространстве присутствует достаточно явлений, которые убьют вас намного раньше. Объекты, которые долгое время перемещаются в космосе, также имеют очень холодную температуру. Прикоснуться к такому предмету было бы самоубийством, поскольку он заберет все тепло.

В то же время солнечный ветер может быть действительно очень горячим. Температура поверхности солнца составляет 9 980 °F (5 526 °C), а само солнце излучает множество инфракрасных лучей. Аналогично межзвездные газовые облака могут иметь температуру в тысячи градусов.

Опасным моментом здесь является то, что температуры в космосе действительно имеют критические величины, которые оказывают большое давление на объекты за пределами атмосфер и конвекции. В околоземной орбите сторона, обращенная к солнцу, достигает температуры 248 °F (120 °C).

В то же время сторона, находящаяся в тени, может иметь температуру -148 °F (-100 °C). Таким образом, получается, что часть, находящаяся в лучах солнца, имеет температуру выше температуры кипения (212 °F / 100 °C), а часть, расположенная в тени – температуру ниже самого холодного антарктического показателя (-128 °F / -89 °C).

Человеческое тело не может нормально воспринимать подобные температуры, особенно одновременно.

Температура других объектов варьируется в зависимости от различных факторов: их отражения, приближенности и направленности к солнцу, формы, массы, от времени пребывания в космическом пространстве и т.д.

Гладкий алюминий, направленный к солнцу и находящийся от него примерно на таком же расстоянии, как и земля, может нагреться до 850°F.

Непрозрачный материал, покрытый высококачественной белой краской, не сможет иметь температуру выше -40°F, даже если он будет направлен к солнцу.

Ввиду этих величин человек ни в коем случае не может выходить в открытый космос без скафандра.

Космические аппараты вращаются медленно, чтобы не подвергаться длительному воздействию солнечных лучей или наоборот слишком долго не оставаться в тени.

Температура кипения в космосе

Температура кипения жидкости не является постоянной величиной: она зависит от давления, оказываемого на жидкость. Именно поэтому вода закипает на высокой местности быстрее, поскольку там воздух более жидкий. Естественно, за пределами атмосферы, где отсутствует воздух, температура кипения будет намного ниже.

В вакууме температура кипения воды будет меньше комнатной температуры. Вот почему космическое воздействие настолько опасно: кровь буквально закипает в венах. Именно поэтому в космосе так редко встречаются жидкости и так часто твердые тела и газы.

Источник: http://skybox.org.ua/temperatura-v-kosmose

Ссылка на основную публикацию