1398/05/30

چرا با وجود گرمای خورشید، سرمایی شدید در فضا حکم‌فرماست؟

خورشید یک گوی آتشین گازی است که دمای هسته‌‌ آن به ۱۵ میلیون درجه سلسیوس و دمای سطحش به ۵۶۰۰ درجه می‌رسد؛ پس چرا با وجود گرمای خورشید فضا به شدت سرد است؟
چرا با وجود گرمای خورشید، سرمایی شدید در فضا حکم‌فرماست؟

خورشید یک گوی آتشین گازی است که دمای هسته‌‌ آن به ۱۵ میلیون درجه سلسیوس و دمای سطحش به ۵۶۰۰ درجه می‌رسد؛ پس چرا با وجود گرمای خورشید فضا به شدت سرد است؟

برخلاف زیستگاه ماه که شرایطی متعادل دارد؛ منظومه شمسی پر است از دماهای شدید؛ تا جایی که به محض خروج از اتمسفر زمین، با دمای منفی ۲۷۰ درجه سانتی‌گراد مواجه می‌شویم. اما اگر گرمای خورشید به سیاره ما می‌رسد، آیا نباید فضای اطراف زمین را هم گرم کند؟

گرما در کیهان به صورت پرتو یا تشعشع انتقال می‌یابد؛ موج مادون قرمز انرژی که از اشیای گرم‌تر به سمت اشیای سردتر حرکت می‌کند. این امواج پس از تماس با هر چیزی، با برانگیختن مولکول‌های آن باعث گرم شدنش می‌شوند. گرمای خورشید هم از همین طریق به زمین می‌رسد. اما نکته اینجاست که انرژی تابشی، تنها اجسام و موادی را گرم می‌کند که درست در مسیر مستقیم آن قرار داشته باشند و هر چیزی خارج از این خط مستقیم، سرد باقی می‌ماند.

مثلا سیاره عطارد را درنظر بگیرید؛ دمای شب در این سیاره می‌تواند بیش از ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد سردتر از دمای روز در بخشی‌هایی از آن باشد که پرتوی خورشید را دریافت می‌کنند.

چرا با وجود گرمای خورشید، سرمایی شدید در فضا حکم‌فرماست؟

پس چرا روی زمین، محیط اطراف گرم باقی می‌ماند؟ حتی در سایه یا شب‌های تاریک برخی فصول؟ دلیلش این است که گرما در سیاره آبی ما به جای یک طریق، از سه طریق حرکت می‌کند: رسانش (conduction)، هم‌رفت (convection) و پرتو (radiation).

وقتی با تابش خورشید، مولکول‌ها در اتمسفر زمین گرم می‌شوند حرارت مازاد را به مولکول‌های اطراف خود می‌دهند؛ آن‌ها نیز به نوبه خود همسایگان‌شان را گرم می‌کنند. این انتقال مولکول به مولکول حرارت، رسانش یا هدایت نام دارد. در واقع، واکنشی زنجیری است که مناطق خارج از مسیر مستقیم خورشید را گرم می‌کند. اما در فضای تهی و خلا، مولکول‌های گاز آن‌قدر کم و دور از هم هستند که با یکدیگر تماس پیدا نمی‌کنند. پس حتی اگر با امواج فروسرخ خورشید گرم شوند، قادر به انتقال گرمای خورشید از طریق رسانش نیستند.

این موضوع در مورد هم‌رفت یا وزش هم صدق می‌کند؛ نوعی از انتقال حرارت که تنها در محیط‌های دارای جاذبه اتفاق می‌افتد. بنابراین هم‌رفت برای پراکندن دما در سراسر زمین نقش مهمی ایفا می‌کند اما در فضا با جاذبه صفر نقشی ندارد.

الیزابت آبل (Elisabeth Abel) مهندس حرارت در پروژه دارت (DART) سازمان ناسا (NASA) با آگاهی از همین موارد، چندین وسیله و دستگاه را برای ماموریت‌های بلند مدت فضایی طراحی کرده است. دانش او به ویژه هنگام کار روی کاوشگر خورشیدی پارکر (Parker) مفید واقع شد.

چرا با وجود گرمای خورشید، سرمایی شدید در فضا حکم‌فرماست؟

همان‌طور که از نامش پیداست، این فضاپیما بخشی از ماموریت ناسا برای مطالعه روی خورشید است. کاوشگر پارکر با زوم کردن روی خارجی‌ترین لایه از اتمسفر ستاره که تاج خورشیدی (corona) نام دارد، به جمع‌آوری اطلاعات می‌پردازد.

در آوریل سال ۲۰۱۹، پارکر به فاصله ۲۵ میلیون کیلومتری خورشید رسید؛ جهنمی که پیش‌تر هیچ فضاپیمای دیگری نزدیک آن هم نشده بود. این امکان به لطف سپر حرارتی پارکر ایجاد شد که مهندسان در یک سمت آن نصب کرده بودند. آبل توضیح می‌دهد: «وظیفه سپر حرارتی این بود که مانع تماس پرتوی خورشید با فضاپیما شود. نتیجه اینکه وقتی سپر، گرمای خورشید را تا ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد حس می‌کرد دمای خود فضاپیما بسیار پایین‌تر بود و به منفی ۱۱۵ درجه می‌رسید.»

البته همین اختلاف فاحش دما هم چالش‌هایی به همراه داشت؛ زیرا برخی از تجهیزات فضاپیما باید سرد باقی می‌ماندند و برخی اجزای دیگر برای کارکرد صحیح، نیازمند گرم شدن بودند.

شاید این تغییر دمای صدها درجه‌ای دیوانه‌وار به نظر برسد اما اوضاع در فضا به همین منوال است و در واقع، زمین را باید تافته جدا بافته بدانیم. سیاره ما در میان سرمای سوزناک و گرمای جان‌گداز، اعتدال را حفظ می‌کند؛ حداقل فعلا که این‌گونه است.

منبع: گجت نیوز
سازمان ها | NASA
افراد | Elisabeth Abel

نجوم | کاوش‌های فضایی | آموزش |

نظر شما
اخبار مرتبط

جدیدترین مأموریت‌های نجومی غول‌های فضایی جهان برای کشف اسرار خورشید

1398/05/09
حیات در منظومه شمسی وابسته به خورشید و درخشش آن است، از این رو دانشمندان کاوشگرهای جدیدی برای شناسایی اسرار پنهان این ستاره به فضا پرتاب خواهند کرد.

کاوشگر پارکر ناسا نخستین یافته‌های خود از خورشید را به زمین فرستاد

1398/05/20
کاوشگر پارکر (Parker Solar Probe) متعلق به سازمان ناسا (NASA) که سال گذشته برای مطالعه روی خورشید عازم ماموریت شده بود، نخستین داده‌ها را به زمین مخابره کرد؛ ده‌ها گیگابایت اطلاعات که البته...

ماموریت فضایی انگلستان جهت بررسی فیزیک و طوفان‌های خورشیدی

1398/05/22
سالیس (SULIS) نام یک ماموریت علمی خورشیدی است که توسط انگلستان هدایت می‌شود و برای پاسخ به سؤالات اساسی درباره فیزیک و ویژگی‌های طوفان‌های خورشیدی طراحی شده است. این ماموریت شامل گروهی از...

ساخت خورشید مصنوعی به منظور مطالعه بهتر بادهای خورشیدی

1398/05/23
پژوهشگران دانشگاه ویسکانسین-مدیسن (University of Wisconsin-Madison) آمریکا برای مطالعه دقیق‌تر بادهای خورشیدی، یک خورشید مصنوعی کوچک را در فضای آزمایشگاه خلق کردند. این خورشید مینیاتوری...

پربازدیدکننده ترین خبر

عرضه خدمات انتقال بین مداری برای ماهواره‌های کوچک در پرتاب‌های اسپیس ایکس

شرکت آمریکایی مومنتوس (Momentus) برای پرتاب رایدشیر (Rideshare) شرکت اسپیس‌ایکس (SpaceX) خدمات انتقال بین مداری ارائه می‌کند. در این پرتاب ابتدا ماهواره‌های کوچک با ماهواره بر فالکون ۹ شرکت اسپیس ایکس به مدار زمین منتقل می‌شوند. سپس هر یک از ماهواره‌ها با سامانه پیشرانش شرکت مومنتوس به مدار با ارتفاع دلخواه خود منتقل می‌شود. این انتقال با شاتل مداری ویگوراید (Vigoride) شرکت مومنتوس انجام می‌شود که می‌تواند چندین ماهواره با ​جرم مجموع حداکثر تا ۲۵۰ کیلوگرم را به مدارهای دلخواهشان منتقل کند. امکان قرار دادن چندین ماهواره در ارتفاع‌های مختلف تنها با یک پرتاب قابلیت مهم این مأموریت خواهد بود که باعث ارزان‌تر تمام شدن قرار دادن ماهواره‌ها در مدار می‌شود.