¿Cómo puede haber una temperatura en el espacio?

Puede que te estés haciendo la pregunta equivocada.

Déjame ofrecerte una alternativa. Toma un pedazo de … algo. No importa qué, un ladrillo, una piedra, una pieza de ajedrez, un humano muerto, cualquier cosa que no tenga una fuente de energía interna. Colóquelo en algún lugar del vacío intergaláctico, lejos de cualquier cuerpo radiante. Espere hasta que entre en equilibrio térmico con su entorno. ¿Cuál será su temperatura?

Bueno, como el espacio está vacío, no hay convección de calor, ni hay conducción de calor. Eso deja la radiación. Un humano recién muerto con 1,5 metros cuadrados de área de piel irradiará casi 800 vatios de calor de acuerdo con la ley Stefan-Boltzmann, pero esto no durará mucho, ya que el cuerpo se enfriaría rápidamente. Solo para estar seguro, espere unos días. Quizás unas pocas semanas. Ahora tome un termómetro y mida la temperatura de ese cadáver.

Y esa temperatura será … 2.7 grados Kelvin. ¿Por qué? Porque cuando el objeto se enfría a esta temperatura, irradiará exactamente la misma cantidad de calor que recibe en forma de radiación cósmica de fondo de microondas. Por lo tanto, entra en equilibrio con la radiación de microondas siempre presente en el espacio profundo.

Sí, habrá una pequeña cantidad de calor adicional de la luz de estrellas distantes o del impacto del átomo de hidrógeno ocasional que se puede encontrar incluso en el vacío intergaláctico más oscuro, pero estos son insignificantes. Lo que domina este ambiente térmicamente es la radiación de fondo de microondas.

De modo que, entonces, es la temperatura del espacio profundo, es decir, la temperatura de cualquier objeto que quede afuera que esté en equilibrio térmico con su entorno: lo mismo que la temperatura de ese entorno, la radiación del cuerpo negro a 2.7 K.

El espacio está lleno de radiación, y a la radiación se le puede asignar temperatura, medida por su densidad de energía o por su espectro. Incluso si está lejos de cualquier fuente de radiación (como las estrellas), siempre está en un baño de radiación de fondo cósmico de microondas, y esta radiación tiene un espectro de cuerpo negro casi perfecto con una temperatura de aproximadamente 2.7 K. Este no es el espacio per se que tiene temperatura, es radiación siempre presente en el espacio. Si coloca un termómetro en el espacio (aún lejos de las estrellas) y lo deja en equilibrio con la radiación, mostrará 2.7 K, por lo que parecería que el espacio en sí tuviera esa temperatura.

Un vacío no tiene partículas que puedan tener energía cinética de calor, pero el campo electromagnético, que impregna el vacío, puede oscilar. Cuando la materia se coloca dentro de este vacío, sus partículas captarán energía de estas fluctuaciones electromagnéticas en el campo, dando como resultado energía cinética de calor.

Hay áreas de espacio intergaláctico con una densidad de solo una partícula por metro cúbico. Pero vistos a gran escala, pueden calentarse mucho (esas partículas están en movimiento), millones de grados (en cúmulos de galaxias, por ejemplo), y muestran este calor emitiendo rayos X.

No notarías la temperatura al tocar el medio, por supuesto, ya que el calor es algo diferente de la temperatura.

El espacio no es un vacío perfecto. Hay una pequeña cantidad de partículas, pero también hay radiación que pasa a través de cualquier volumen de espacio en cualquier momento. Aunque la temperatura es una cantidad estadística, la radiación de cuerpo negro se puede usar como una primera aproximación para asignar una temperatura a la distribución de frecuencias de esa radiación.

Ese valor para un volumen de espacio que está suficientemente lejos de las estrellas, los planetas, los cometas o cualquier otra fuente de radiación es de 2.7 grados Kelvin, o apenas por encima del cero absoluto.

Si se encuentra en una órbita terrestre baja donde todavía hay una cantidad medible de gas de la atmósfera (razón por la cual la estación espacial debe ajustar periódicamente su órbita), el gas tiene una velocidad que equivale a una temperatura. Casi no hay capacidad de transferir calor porque el gas es muy delgado, pero puede relacionar la energía cinética con la temperatura.

La radiación del sol y la tierra será lo que determine la temperatura de su nave espacial, pero hay interacciones con gases de alta velocidad que causan daños en la órbita terrestre baja.

La temperatura en el espacio es de 2.7 Kelvin, que es muy fría. La razón de esto es debido a las moléculas. Sí, hay muchos billones de estrellas en el espacio que todos queman calor. Pero imagina este escenario. En una habitación con personas, sería más cálido con todas las personas más cercanas a usted (los humanos tienen una temperatura corporal de 98.6 F). Con la gente alejada de ti, te sentirás más frío. Las moléculas de aire están más separadas en el espacio que en la Tierra, por lo que es mucho más frío en el espacio, mientras que en la Tierra es más cálido porque las moléculas están más cerca.

Espero que eso responda tu pregunta.

Si hay una fuente de luz infrarroja y es absorbida por la materia (como una nave espacial o un planeta), se produce calor (los átomos se agitan y se mueven un poco más, lo que genera fricción, que es el calor de una manera muy básica). sentido) por lo que no puede haber calor en el vacío del espacio debido a la poca materia que hay en el vacío del espacio (10,000 a 10 átomos por metro cúbico).