Космический холод

Материал из Posmotre.li
Перейти к: навигация, поиск

(link)

Стакан воды комнатной температуры в вакууме: свыше 90% воды вскипает и испарятся, оставшиеся менее 10% воды застывают в лёд

В классической космоопере всё в вакууме мгновенно замерзает — будто жидким азотом полили, хотя на самом деле теплопроводность у вакуума напрочь отсутствует. Вакуум — это, напомним, то самое пространство, которое находится между стенками у термоса и благодаря которому он обладает такими полезными теплоизолирующими свойствами. Иными словами, вакуум — идеальный теплоизолятор[1], и тело, находящееся в вакууме, может получать и терять тепло только посредством излучения.

Поэтому астрономы не говорят о температуре в космосе — они говорят о температуре абсолютно черного тела (blackbody temperature) на определенном отдалении от звезды. Это такая температура, при котором поглощение солнечных (звёздных) лучей и собственное тепловое излучение тела уравновешивают друг друга и тело принимает некую постоянную температуру. Как понятно по названию, тело берется т. н. абсолютно черное — то есть, поглощающее все падающие на него лучи. Температура реального тела на той же орбите всегда будет ниже, тем ниже, чем выше его альбедо (отражательная способность). Если только тело не оборудовано какой-то шубой, пропускающей солнечное излучение внутрь и не выпускающей тепловое излучение наружу (например, атмосферой с парниковыми газами; в этом случае она будет выше ТАЧТ).

ТАЧТ на орбите Земли — 255 кельвин, то есть именно такую температуру (-18 градусов) примет небольшое, инертное, мертвое тело, вращающееся вокруг Земли. Да, это довольно холодно — но тело уж больно «сферическое в вакууме». Если тело большое, его температура будет неравномерной: солнечная сторона накалится, а темная охладится. Если тело очень большое, то на экваторе температура его поверхности будет сильно выше ТАЧТ, а на полюсах ниже. Если в теле находится всякая машинерия, двигатели и люди, то все это нагревает его изнутри, а отвести тепло иным способом, кроме радиаторов, нельзя: на космическом корабле может быть обалдеть как жарко, если он неграмотно устроен. Близко к звезде ТАЧТ может быть весьма высокой, и любые предметы зажариваются на солнышке до хрустящей корочки.

А вот на тёмных окраинах системы действительно холодно, в некотором смысле. В астрономии выделяется понятие «линия снега», или «линия льда» — это сфера вокруг звезды, ТАЧТ на которой составляет примерно 140 кельвинов (-133 градуса). За этой воображаемой сферой температура любого инертного, мертвого тела не может подняться выше точки возгонки льда в вакууме, поэтому лёд за ней никогда не испаряется и ведет себя, как горная порода. На ней и за ней каменные планеты и луны сменяются газовыми и ледяными. В Солнечной системе линия снега расположена между поясом астероидов и орбитой Юпитера. Тела за линией снега, однако, могут быть теплыми или горячими, если их подогревает нечто иное, кроме солнечного излучения: например, гравитационная деформация, остаточный жар от формирования, распад радиоактивных элементов в ядре. Например, в той же Солнечной системе спутники Юпитера Ио и Европа и спутник Сатурна Энцелад подогреваются приливной деформацией, и на них (а точнее, под их поверхностью) тепло или горячо.

Тем не менее, предрассудок о «космическом холоде» весьма живуч.

Изменения температуры с ростом высоты (атмосфера Земли)

Не путать[править]

Многие путают космический холод с холодом стратосферы и считают что чем выше тем холоднее, однако, в стратосфере с ростом высоты температура растёт! (а растёт она с −56.5 °C до 0,8 °C) А вот в мезосфере она вновь с высотой падает (до −80 °C), а в термосфере снова растёт. Самое смешное то, что космонавты летают в именно в термосфере, чья температура во время солнечных вспышек может достигать 2000K, то есть космонавты тогда летают в «пекле», а вовсе не в «космическом холоде», и тем не менее благодаря вакууму они там не зажариваются.

Существование космического холода можно эффектно продемонстрировать, хотя на деле это демонстрация несколько иного явления. Если в открытом космосе выпустить на свободу некоторое количество воды то она мгновенно вскипит и так же мгновенно брызги превратятся в лёд, причём большая часть воды сразу именно замёрзнет, а не испарится. Да, будет ярко, но лишь показывает поведение жидкости при нулевом давлении, а при таких условиях она вообще имеет мало возможностей существовать. Вот далее, если звезда близко, то весь лёд испарится, причём минуя жидкое состояние, или же так и останется льдом если звезда далеко.

Где встречается[править]

  • «Сага о Форкосиганах» — в конце «Осколков чести» есть мини-новелла, герои которой прибирают трупы после космического сражения. Героиня говорит, что манипуляторами нужно работать осторожно — заледеневшие тела хрупкие и могут разбиться.
  • Firefly — в эпизоде «Авария» Ривер говорит, что после остановки двигателя они замерзнут раньше, чем погибнут от нехватки кислорода. Да с чего бы? Корабль остался герметичным, тепло он больше не теряет, вакуум прекрасный термоизолятор, а находящиеся внутри люди выделяют тепло довольно активно — зато кислорода при пожаре выгорело много, и много ушло в космос при тушении, а человеку, не совершающему напряженных физических усилий требуется для спокойной жизни 25 кубометров воздуха в час. Семь человек в маленьком кораблике надышат предельно допустимую концентрацию углекслоты за считанные часы.
  • «Меч Времени» Сухинова — люди в скафандрах в космосе не мёрзнут, а вот киборг или биоробот может погибнуть от холода в космосе.
  • Star Wars, цикл «Новый орден джедаев» — в описаниях конфликтов с Йуужань-вонгами, использующими живые корабли, постоянно встречаются обморожения «нервов» и прочих органов кораблей из-за пробоин. А еще как перевезти труп особо опасной зверюги, у которой кровь на воздухе превращается в отравляющий газ и которая начинает стремительно разлагаться после смерти? В шлюзе с открытым внешним люком, чтобы она превратилась в аккуратно замороженную тушку.
  • «Завтра война»: над секретным лунным полигоном ГГ получает пробоину в кабине от предупредительного выстрела, после чего у него начинают коченеть руки и ноги (при том, что на нем тяжелый летный скафандр, правда, от того же попадания сдохла система обогрева, и «космический холод» начал брать свое).
  • Sunshine — перед опасным прыжком через открытый космос герои обматываются теплоизоляцией, чтобы не обморозиться. Пффф, ребята, вам бы лучше обернуться пластиком, чтобы жидкость не испарилась с поверхности кожи, да поплотнее привязаться к единственному из вас троих, кто имеет скафандр и способен управлять полетом.
  • Стражи Галактики - во второй части в кадре видно, как выброшенные в открытый космос персонажи покрываются ледяной коркой.
  • Цикл «Star Carrier» — почти все земные корабли выглядят в форме гриба. Передняя «шапка» представляет собой огромный резервуар воды, используемой как рабочее вещество и как защита от радиации при релятивистском движении. Пробивается легко, и в первых книгах автор постоянно упоминает как вода тут же превращается в лёд. Позже, видимо немного подучив матчасть, он начинает писать, что вода закипает и замерзает одновременно.

Где не встречается[править]

  • «Императоры иллюзий» С. В. Лукьяненко. Главный герой, одетый не в скафандр, а в боевой, хоть и герметичный экзоскелет, страдает в открытом космосе от перегрева: экзоскелет не оборудован радиаторами, и тепло от тела человека и работающих механизмов просто некуда сбрасывать.
  • «Имею скафандр — готов путешествовать» Роберта Хайнлана содержит разъяснение данного заблуждения с тем же самым термосом в качестве иллюстрации.
  • «Avatar» — обратите внимание, что межзвездный корабль снабжен огромными, раскаленными докрасна радиаторами.

Примечания[править]

  1. Альзо, именно поэтому вакуум не годится на роль холодной части тепловой машины, и накапливающееся внутри корабля сорное тепло нельзя заставить делать что-то полезное: его можно только излучить в пространство. C другой стороны, на роль такой холодной части вполне годится затенённый радиатор, который как раз излучает; без излучения никуда.