A világűrben hány fok a hőmérséklet?

http://www.gyakorikerdesek.hu/tudomanyok__termeszettudomanyo..

Szóval 2,73 K, azaz -275,88 °C. (A fenti linken van említve a világűrben elszórtan található részecskék mozgási energiája alapján is egy hőmérséklet, azzal valami millió fokok jönnek ki, viszont ezt a 2,73 K-t érdemes a világűr hőmérsékletének tekinteni.)

OMG… Mit tettem!… Amit Celsius-fokban írtam, felejtsd el! Olyan nincs!

2,73 K --> 270,42 °C.

Most meg az előjel maradt el…

2,73K, -270,42 °C, -464,548 °F, -4,914 °R, -220,704 °Ré.

És tessék, egy krumpli, bocsánatkérésem jeleként, hogy 3 hozzászólást sikerült írnom, mikor 1 is bőven elég lett volna: [link]

A világűrnek nincs hőmérséklete. Hőmérséklete az anyagnak van, a vákuumnak nincs.

Ha mindentől messze magára hagysz egy ideális fekete-testet, akkor 2,7K fog környékére fog lehűlni.

De amennyiben egy csillagban lévő anyagot nézel, az meg több millió fokos.

Valójában ez a világűr átlagos hőmérséklete jelenleg, de folyamatosan hűl, ahogy folyamatosan tágul. Ez a hűlés azonban ma már iszonyú lassú folyamat, kábé milliomod fokokat jelenthet millió évenként.

A világűr egy gyűjtőfogalom, köznapi értelemben mindent világűrnek nevezünk, ami a különböző égitesteken kívül esik. De mit nevezünk égitestnek? Köznapi értelemben a csillagokat, a bolygókat, a holdakat, üstökösöket és egyéb aszteroidákat. Amelyek úgy szabad szemmel is láthatóak, vagy elég sok anyag van együtt ahhoz, hogy azok gravitációja egyben tudja tartani őket. Ám ez is csak erőhatásoktól függ, mert két atom is "egymáshoz tapadva" marad, ha nem éri őket nagyobb erőhatás, mint amekkora a kettejük közti gravitációs vonzóerő. Márpedig köznapi értelemben két, egymáshoz közeli atomot nem igazán szokás égitestnek nevezni. Hol van hát a határ, ami alatt még nem, és amitől már égitestnek nevezzük az anyagtömörüléseket?

Ilyen határvonal egzakt értelemben nem létezik. Csak megállapodás kérdése, kábé úgy, hogy ránézünk, és valaki eldönti, hogy ez már égitest, ez meg még nem az. Mint ahogy a Plútót is lefokozták törpebolygóvá igazi bolygóból. (Szerintem helytelenül, már csak a kilencbolygós Naprendszermodell hagyománytisztelése okán is. Remélem megérem még azt az időt, amikor ismét teljes bolygójogúvá léptetik ismét elő.)

Szóval a köznapi dolgok megállapodások kérdései, míg a tudományos dolgok egzakt definíciók kérdései. Viszont egy képlékeny, éles határvonallal nem rendelkező jelenségre nehéz egyértelmű definíciót alkotni. Minden tulajdonság belelóg mindenhová, nincsenek éles határvonalak, egyértelmű kategóriák. Ahol meg vannak, azok túl távol állnak az emberi érzékelés által megszokott határoktól. Vagy túl kicsi, vagy túl nagy, vagy túl meleg, vagy túl hideg, vagy túl sötét, vagy túl világos... De hát ez univerzumunk sajátossága, így viszont nehéz egyértelműen meghatározni valamit.

De térjünk vissza a kérdésedre: szóval mi is a világűr? Köznapi értelemben az a térrész, ahol nincs semmi. Ilyen viszont eleve nem létezik, mert univerzumunk minden egyes köbmilliméterét keresztül-kasul fonják a különböző elektromágneses hullámok. Akkor legyen az, ahol nincs anyag. Látod, máris kompromisszumot kell kötni, hiszen anyag és energia ugyanaz, csak a megjelenési formájuk más. Ráadásul vannak olyan egzotikus(-nak hívott) részecskék, amelyek bizonyos tulajdonságaiban anyagként, míg más tulajdonságaiban energiaként viselkednek. Akkor ahol ezek vannak, ott van anyag vagy nincs?

De nevezzük csak a klasszikus, elektronokból, protonokból és (legtöbb (vagy inkább legkevesebb? Ez is csak értelmezés kérdése...) esetben) neutronból felépülő objektumokat anyagnak. Tehát a világűr univerzumunk azon része, amelyben nem található olyan anyag, amiben az imént megállapodtunk. Na végre, ez már kezd egy valamirevaló definícióra hasonlítani. Még ezzel is sok baj van, de ezek már részletkérdések.

Tehát hány fok van ott, ahol nincs semmiféle, az imént definiált anyag? Újabb probléma, hogy a hőmérséklet nem más, mint az anyag részecskéi mozgási energiájának szintje. Na de ahol nincs anyag, ott hogy lehet annak mozgási energiája? Ami nincs, az nem mozog, következésképp energiája sincs, következésképp hőmérséklete sincs. Ergo amit a köznyelv világűrnek nevez, azon területen (térfogaton) egyszerűen nem értelmezhető a hőmérséklet, mint tulajdonság...

Ugye csak, mennyire burokban élünk mi itt a Földön? A szó szoros, és átvitt értelmében is :)

Ha nem értelmezhető hőmérséklet, akkor hogyan működhet az űrszondák termoeleme, aminek kell egy hideg és egy meleg vég? Ugye a meleg véget könnyű megoldani valamilyen radioaktívan bomló anyaggal, de hogyan hűtik a másik végét?

Másrészt a galaxisközi térben is vannak szokásos anyagnak nevezhető barionok, még ha 1 köbméternyi térbe 1-nél kevesebb proton is jut átlagosan: [link]

„Plasma with a density of less than one hydrogen atom per cubic meter and a temperature of millions of kelvin in the space between galaxies accounts for most of the baryonic (ordinary) matter in outer space.”

Csak persze ez ritka anyag, annyira lassan adná át a hőmérsékletét, hogy szerencsésebb a sugárzásos 2,7 K-es hőmérséklet-definíció.

De szerintem az butaság, hogy a világűrnek nincs hőmérséklete. Nem egészen úgy kell meghatározni, mint itt, ahol sok anyag van, de elég sok fizikai szempontból, hőmérsékletként viselkedik ez a 2,7 K. Például ha elviszlek minden csillagtól messze, akkor előbb-utóbb ezt veszed át.

"Ha nem értelmezhető hőmérséklet, akkor hogyan működhet az űrszondák termoeleme, aminek kell egy hideg és egy meleg vég?"

Az a termoelem és az űrszonda hőmérséklete, nem a világűré. Ha kiviszel egy hőmérőt a Merkúr pályájának megfelelő távolságra a Naptól, és csak úgy kiteszed lebegni, keringeni a Nap köré, akkor felmegy a hőmérséklete 500 fokra. Akkor 500 fokos ott a világűr hőmérséklete? Legyen. De akkor meg hogy van az, hogy ha eltakarod egy vödör földdel a Nap fényét előle, akkor meg -250 fokot fog mutatni? Pedig a hőmérőhöz hozzá sem nyúltál.

"Másrészt a galaxisközi térben is vannak szokásos anyagnak nevezhető barionok, még ha 1 köbméternyi térbe 1-nél kevesebb proton is jut átlagosan"

Valóban. Ezeken a protonokon értelmezhető is a hőmérséklet, de igazából elég csalóka. Az egyik pillanatban -270 foknak megfelelő mozgási energiával rendelkezik, a másikban meg félmillió foknak megfelelő mozgási energiával, mert pont telibeverte egy gamma-foton. Még egy pillanattal később meg már megint csak -200 foknak megfelelő mozgási energiával rendelkezik, mert kisugározta az imént elnyelt gamma-fotont mondjuk négy UV-foton képében. Akkor ennyire hullámzana az űr hőmérséklete?

Nem, a hőmérséklet a részecskék átlagos mozgási energiáját tükrözi. Itt a Földön is egy kavics anyagának atomjait másodpercenként milliárdnyi foton találja el, ebből következően van amelyik atomja mondjuk 500 fokos, van amelyik meg csak -150 fokos. Attól függően, hogy mikor melyik atomját milyen energiájú foton találja el. De egy (kis) kavics 6x10^23 darab atomot tartalmaz, így összességében a kavics áltagos hőmérséklete állandó 30 fok körüli marad.

> „"Ha nem értelmezhető hőmérséklet, akkor hogyan működhet az űrszondák termoeleme, aminek kell egy hideg és egy meleg vég?"

Az a termoelem és az űrszonda hőmérséklete, nem a világűré. Ha kiviszel egy hőmérőt a Merkúr pályájának megfelelő távolságra a Naptól, és csak úgy kiteszed lebegni, keringeni a Nap köré, akkor felmegy a hőmérséklete 500 fokra. Akkor 500 fokos ott a világűr hőmérséklete? Legyen. De akkor meg hogy van az, hogy ha eltakarod egy vödör földdel a Nap fényét előle, akkor meg -250 fokot fog mutatni? Pedig a hőmérőhöz hozzá sem nyúltál.”

Erre írtam azt, hogy „ha elviszlek minden csillagtól messze, akkor előbb-utóbb ezt veszed át.”

A Merkúr nincs elég messze a Naptól, a Voyagerek igen, ezért éri meg a Mars pályáján belül használt űreszközöket inkább napenergiával működtetni.

Ahogy a termoelem hideg pontja leadja a hőjét az űrbe (vagy űrnek), az lényegében megfelel annak, hogy a űr lehűti. Ha az űr hőmérséklete (vagy tököm tudja már mije, csak hogy igazad legyen) nem 2,73, hanem 273 K volna, akkor sokkal rosszabb hatásfokkal működne a termoelemed is.

(Meg ennyi erővel az is érdekes kérdés lehet, hogy miért lesz meleged a radiátor előtt, miközben az a körülötted levő levegőt lassabban melegíti fel, mint téged?)

> „Akkor ennyire hullámzana az űr hőmérséklete?”

Ezzel nem egészen értem, mire célzol. Attól még, hogy a galaxisközi térben ritkán vannak a protonok, sok van belőlük. Szerintem az a több millió fok az átlagos mozgási energiájukból jön ki. Máshogy tényleg nem lenne értelme, és nem is írják, hogy hullámozna ott a hőmérséklet.

Szóval a kérdésem, mije a 2,73 K az űrnek, ha nem a hőmérséklete?

Trükkös kibúvó a kérdésemre: a világűrnek semmije, mert „ez az Univerzum hőmérséklete”. Ez a válasz nem ér!

Másrészt Sceptic írt olyat, hogy „Valójában ez a világűr átlagos hőmérséklete jelenleg,…” Most akkor ilyen van, vagy nincs? Mert ez után meg ezt írta: „Ergo amit a köznyelv világűrnek nevez, azon területen (térfogaton) egyszerűen nem értelmezhető a hőmérséklet, mint tulajdonság...”

Inkább a második felével nem értek egyet, mert a háttérsugárzás módot ad valamilyen az értelmezésre. Ha jól értem, azon megy a vita, hogy az most hőmérséklet, vagy sem… (Ezt amúgy jó volna tisztázni, mert egy csomószor vitatkozik úgy két fél, hogy lényegében ugyanazt mondja, csak más szavakkal.)

Szóval az én álláspontom az, hogy JOGOS a 2,73 kelvint a világűr HŐMÉRSÉKLETÉNEK nevezni, illetve a világűr hőmérsékletét a háttérsugárzás alapján így DEFINIÁLNI.