تبعد الشمس حوالي 150 مليون كيلومتر عن الأرض. بالرغم من ذلك، يمكننا الشعور بدفئها وحرارتها. لكن ما يحيّر هو أن برودة الفضاء الخارجي الشديدة حتى إن كانت الأرض مشتعلة بحرارة الشمس على بعد ملايين الكيلومترات!
هذا الأمر يدفعنا للتساؤل عن سبب كون الفضاء شديد البرودة إن كانت الشمس شديدة الحرارة؟!
لفهم هذه الظاهرة، من المهم أن نفرّق بين مصطلحين غالبًا ما يُستخدمان بالتبادل، وهما الحرارة Heat، ودرجة الحرارة Temprature.
الحرارة heat ودرجة الحرارة temperature
بعبارات بسيطة، الحرارة هي الطاقة المخزنة داخل جسم ما، بينما يتم قياس درجة حرارة أو برودة ذلك الجسم حسب درجة الحرارة.
لذلك، عندما تنتقل الحرارة إلى جسم ما، ترتفع درجة حرارته. وهناك انخفاض في قيمة درجة الحرارة عند استخلاص الحرارة من الجسم.
يمكن أن يحدث انتقال الحرارة هذا من خلال ثلاثة أوضاع: التوصيل والحمل الحراري والإشعاع.
يحدث انتقال الحرارة من خلال التوصيل في المواد الصلبة. عندما يتم تسخين الجسيمات الصلبة، فإنها تبدأ في الاهتزاز والتصادم مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى نقل الحرارة في هذه العملية من الجسيمات الأكثر سخونة إلى الجسيمات الأكثر برودة.
يعتبر انتقال الحرارة من خلال الحمل ظاهرة داخل السوائل والغازات. يحدث هذا النمط من نقل الحرارة أيضًا على السطح بين المواد الصلبة والسوائل.
عندما يتم تسخين السائل، ترتفع الجزيئات لأعلى وتحمل معها الطاقة الحرارية. سخان الغرفة هو أفضل مثال يوضح انتقال الحرارة بالحمل الحراري.
عندما تسخن المدفأة الهواء المحيط، تزداد درجة حرارة الهواء ويرتفع الهواء إلى أعلى الغرفة. يُجبر الهواء البارد الموجود في الجزء العلوي على التحرك لأسفل والتسخين، مما ينتج عنه تيار حراري.
انتقال الحرارة من خلال الإشعاع هو عملية يطلق فيها الجسم حرارة على شكل ضوء. تشع جميع المواد قدرًا من الطاقة الحرارية بناءً على درجة حرارتها.
في درجة حرارة الغرفة، تشع جميع الأجسام، بما في ذلك البشر، الحرارة على شكل موجات الأشعة تحت الحمراء. بسبب الإشعاع، يمكن لكاميرات التصوير الحراري اكتشاف الأشياء حتى أثناء الليل.
كلما زادت سخونة الجسم، زاد إشعاعه، والشمس مثال ممتاز للإشعاع الحراري الذي ينقل الحرارة عبر النظام الشمسي.
برودة الفضاء ناتجة عن فراغه اللانهائي!
نحن نعلم الآن أن درجة الحرارة يمكن أن تؤثر فقط على المادة. ومع ذلك، لا يحتوي الفضاء على جزيئات كافية فيه، ويكاد يكون فراغًا كاملًا ومساحة لا نهاية لها.
هذا يعني أن نقل الحرارة غير فعال. من المستحيل نقل الحرارة من خلال التوصيل أو الحمل الحراري.
يبقى الإشعاع هو الاحتمال الوحيد.
عندما تسقط حرارة الشمس على شكل إشعاع على جسم ما، فإن الذرات التي يتكون منها الجسم ستبدأ في امتصاص الطاقة. تبدأ هذه الطاقة في تحريك الذرات وتهتز وتجعلها تنتج حرارة في هذه العملية.
ومع ذلك، مع هذه الظاهرة، يحدث شيء مثير للاهتمام. نظرًا لعدم وجود طريقة لتوصيل الحرارة، ستظل درجة حرارة الأشياء في الفضاء كما هي لفترة طويلة. الأشياء الساخنة تبقى ساخنة، والأشياء الباردة تبقى باردة.
ولكن عندما تدخل إشعاعات الشمس إلى الغلاف الجوي للأرض، فهناك الكثير من المواد التي يتم تنشيطها. ومن ثم نشعر بإشعاع الشمس كحرارة.
هذا بطبيعة الحال يطرح السؤال: ماذا سيحدث إذا وضعنا شيئًا ما خارج الغلاف الجوي للأرض؟
يمكن أن تتجمد أو تحترق في الفضاء بسهولة!
عندما يتم وضع جسم ما خارج الغلاف الجوي للأرض وفي ضوء الشمس المباشر، فسوف يتم تسخينه إلى حوالي 120 درجة مئوية.
الأجسام الموجودة حول الأرض وفي الفضاء الخارجي التي لا تتلقى أشعة الشمس المباشرة تبلغ حوالي 10 درجات مئوية.
درجة الحرارة 10 درجات مئوية هي بسبب تسخين بعض الجزيئات التي تخرج من الغلاف الجوي للأرض. ومع ذلك إذا قمنا بقياس درجة حرارة الفضاء الفارغ بين الأجرام السماوية في الفضاء، فإنها تكون فقط 3 كلفن فوق الصفر المطلق.
لذا، فإن الخلاصة الرئيسية هنا هي أنه لا يمكن الشعور بدرجة حرارة الشمس إلا إذا كان هناك مادة لامتصاصها. الفضاء فراغ لا نهاية له؛ ومن هنا تأتي البرودة.
لحرارة الشمس وجهان..
نحن نعلم أن المناطق المظللة تصبح باردة. أفضل مثال على ذلك هو الليل حيث تنخفض درجات الحرارة نظرًا لعدم وجود إشعاع يضرب هذا الجزء من الأرض.
ومع ذلك، في الفضاء، الأشياء مختلفة قليلاً. ستكون الأشياء المخفية عن أشعة الشمس أبرد من البقع التي تتلقى ضوء الشمس، لكن الفرق كبير جدًا.
سيواجه الجسم الموجود في الفضاء درجتي حرارة متطرفتين على جانبيه.
دعونا نأخذ القمر على سبيل المثال. يتم تسخين المناطق التي يصل إليها ضوء الشمس إلى 127 درجة مئوية ويكون الجانب المظلم من القمر في درجة التجمد -173 درجة مئوية.
لكن لماذا لا يكون للأرض نفس التأثيرات؟
بفضل غلافنا الجوي، تنعكس موجات الأشعة تحت الحمراء القادمة من الشمس وتتوزع الموجات التي تدخل الغلاف الجوي للأرض بالتساوي.
هذا هو السبب في أننا نشعر بتغير تدريجي في درجة الحرارة بدلاً من السخونة أو البرودة الشديدة.
الخلاصة..
عندما لا يكون هناك شيء يسخن، تظل درجة حرارة النظام كما هي. هذا هو الحال مع الفضاء. قد ينتقل إشعاع الشمس من خلاله، لكن لا توجد جزيئات أو ذرات لامتصاص تلك الحرارة.
حتى عندما يتم تسخين الصخور فوق 100 درجة مئوية بواسطة أشعة الشمس، فإن الفضاء المحيط بها لن يمتص أي درجة حرارة للسبب نفسه. عندما لا يكون هناك كائن ناقل ، لا يتم نقل درجة الحرارة.
ومن ثم، حتى عندما تكون الشمس حارة، لا تتغير برودة الفضاء وتظل حرارته كالجليد!
اقرأ أيضًا:
10 خرافات عن الفضاء توقف عن تصديقها
لماذا يقوم رواد الفضاء دائماً بثني أذرعهم في الفضاء؟
أشياء رائعة في الفضاء لم نكن نتوقع وجودها
