Абсолютный минимум температуры воздуха. Самые интересные факты о температуре. Климатические рекорды планеты

Наука

Температура – одно из фундаментальных понятий в физике, она играет огромную роль в том, что касается земной жизни любых форм . При очень высоких или очень низких температурах различные вещи могут вести себя очень странно. Предлагаем вам узнать о ряде интересных фактов, связанных с температурами.

Какая температура самая высокая?

Самая высокая температура, которую создал человек, составила 4 миллиарда градусов Цельсия. Трудно поверить, что температура вещества может достичь такого невероятного уровня! Эта температура в 250 раз выше температуры ядра Солнца.

Невероятный рекорд был поставлен в Естественной Лаборатории Брукхэвена в Нью-Йорке в ионном коллайдере RHIC , длина которого - около 4 километров.

Ученые заставили столкнуться ионы золота, пытаясь воспроизвести условия Большого взрыва, создав кварк-глюонную плазму. В таком состоянии частицы, которые составляют ядра атомов – протоны и нейтроны, разбиваются, в результате чего получается "суп" из конституэнтных кварков.

Экстремальная температура в Солнечной системе

Температура среды в Солнечной системе отличается от той, к которой мы привыкли на Земле. Наша звезда Солнце невероятно горячая. В ее центре температура составляет около 15 миллионов Кельвинов , а поверхность Солнца имеет температуру всего около 5700 Кельвинов.

Температура в ядре нашей планеты составляет примерно столько же, сколько температура поверхности Солнца. Самая горячая планета Солнечной системы – Юпитер, температура ядра которого в 5 раз выше , чем температура поверхности Солнца.

Самая холодная температура в нашей системе зафиксирована на Луне: в некоторых кратерах в тени температура составляет всего 30 Кельвинов выше абсолютного нуля. Эта температура ниже, чем температура Плутона!

Температура среды обитания человека

Некоторые народы живут в весьма экстремальных условиях и необычных местах, не совсем удобных для жизни. Например, одни их самых холодных населенных пунктов – поселок Оймякон и город Верхноянск в Якутии , Россия. Температура зимой тут в среднем составляет минус 45 градусов Цельсия.

Самый холодный более крупный город тоже находится в Сибири – Якутск с населением около 270 тысяч человек . Температура зимой там составляется также около минус 45 градусов, а вот летом может подниматься до 30 градусов !

Самая высокая среднегодовая температура была замечена в оставленном городе Даллол , Эфиопия. В 1960-х годах тут зафиксировали средний показатель температуры - 34 градуса Цельсия выше нуля. Среди крупных городов самым жарким считается город Бангкок , столица Таиланда, где средняя температура составляет в марте-мае также около 34 градусов.

Самая экстремально высокая температура, где работают люди, замечена в золотых шахтах Mponeng в Южной Африке. Температура на уровне около 3 километров под землей составляет плюс 65 градусов Цельсия . Предпринимаются меры для охлаждения шахт, например, используют лед или изолирующие покрытия для стен, чтобы шахтеры могли работать без перегревания.

Какая температура самая низкая?

В попытках получить самую низкую температуру , ученые столкнулись с рядом важных для науки вещей. Человеку удалось получить самые холодные вещи во Вселенной, которые намного холоднее, чем любая вещь, созданная природой и космосом.

Замораживание допускает понижение температуры до нескольких милиКельвинов. Самая низкая температура, которую удалось достичь в искусственных условиях - 100 пикоКельвинов или 0.0000000001 K . Чтобы добиться такой температуры, необходимо воспользоваться магнитным охлаждением. Также подобных низких температур можно добиться, используя лазеры.

При таких температурах материал ведет себя вовсе не так, как при обычных условиях.

Какая температура в космосе?

Если вы, к примеру, возьмете в открытый космос термометр и оставите его там на некоторое время в месте, далеком от источника радиации, вы можете заметить, что он показывает температуру 2,73 Кельвина или около минус 270 градусов Цельсия . Это самая низкая естественная температура во Вселенной.

В космосе температура держится выше абсолютного нуля за счет радиации, которая осталась после Большого взрыва. Хотя космос очень холодный по нашим меркам, интересно отметить, что одной из важнейших проблем, с которыми сталкиваются космонавты в космосе, является жара .

Голый металл, из которого сделаны объекты, находящиеся на орбите, может нагреваться до 260 градусов Цельсия из-за свободных солнечных лучей. Чтобы понизить температуру кораблей, их нужно обертывать в специальный материал, который может понизить температуру только в 2 раза.

Температура открытого космоса тем не менее постоянно падает . Теории об этом появились уже давно, однако только недавние измерения подтвердили, что Вселенная охлаждается примерно на 1 градус каждые 3 миллиарда лет.

Температура космоса будет приближаться к абсолютному нулю, однако никогда его не достигнет. Температура на Земле не зависит от той температуры, которая сегодня имеется в космосе, и мы знаем, что наша планета последнее время постепенно нагревается.

Что такое теплород?

Тепло – механическое свойство материала. Чем горячее объект, тем больше энергии имеют его частицы во время движения. Атомы веществ в горячем твердом состоянии вибрируют быстрее, чем атомы тех же, но охлажденных веществ.

Будет ли вещество оставаться в жидком или газообразном состоянии зависит от того, до какой температуры его нагреть . Сегодня об этом знает любой школьник, однако до 19-го столетия ученые полагали, что тепло само по себе является субстанцией – невесомым флюидом , названным теплород .

Ученые считали, что этот флюид испарялся из теплого материала, таким образом, охлаждая его. Он может перетекать из горячих объектов в холодные . Многие прогнозы, основанные на этой теории, на самом деле верны. Несмотря на заблуждения по поводу тепла, были сделаны многие действительно правильные выводы и научные открытия . Теория теплорода была окончательно побеждена в конце 19-го века.

Существует ли самая высокая температура?

Абсолютный нуль – температура, ниже которой невозможно опуститься. А какая температура самая высокая из возможных? Наука пока точно ответить на этот вопрос не может.

Самой высокой температурой называют Планковскую температуру . Именно эта температура была во Вселенной в момент Большого взрыва , согласно представлениям современной науки. Эта температура равна 10^32 Кельвинов.

Для сравнения: если вы можете представить, эта температура в миллиарды раз больше самой высокой температуры , полученной искусственно человеком, о которой упоминалось ранее.

Согласно стандартной модели, Планковская температура пока остается самой высокой температурой из возможных . Если существует что-то еще более горячее, то привычные нам законы физики перестанут работать.

Есть предположения, что температура может подняться еще выше этого уровня , но что произойдет в таком случае, наука объяснить не может. В нашей модели реальности что-либо более горячее существовать не сможет. Может быть, реальность станет другой?

Рекордно низкая температура за все время наблюдений на Земле была зафиксирована в Антарктиде на российской станции Восток 21 июля 1983 г. Температура -89,2 °С была измерена полярниками и занесена в журнал наблюдений. Этот рекорд долгое время не был побит. В декабре 2013 г., 30 лет спустя, американские ученые доложили об открытии области в Антарктиде, где температура часто устанавливается ниже рекордной. По их данным в этой области температура может достигать экстремальных значений до -93,2 °С.

По новейшим данным NASA область с самой низкой температурой находится высоко в горах Антарктиды между вершинами Аргус и Фуджи восточного антарктического плато. Исследования и измерения проводились с помощью спутника Landset 8.

Предположение о том, что в Антарктиде существуют области с температурой ниже зафиксированного минимума, возникло у американских исследователей после того, как при тщательном близком рассмотрении восточного плато были обнаружены разломы в снежных дюнах. На первом этапе исследований измерения проводились со спутников с помощью спектрорадиометра MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) и высокочувствительного радиометра AVHRR (the Advanced Very High Resolution Radiometer). Экстремально низкие температуры были зафиксированы на хребте длиной 620 миль между вершинами Аргус и Фуджи, еще более низкая температура - карманах хребта. Затем измерения продолжил более чувствительный инфракрасный радиометр TIRS (Thermal Infrared Sensor), установленный на борту нового спутника Landset 8. С помощью него и были проведены измерения самой низкой на Земле температуры.

[Изображение с сайта NASA]

Ученые попытались не только зафиксировать низкую температуру, но и объяснить ее происхождение. Было замечено, что температура интенсивно падает в условиях чистого неба, когда земля отдает тепло в космос. Это создает на вершинах слой супер охлажденного воздуха над поверхностью из снега и льда. Этот слой более плотный и тяжелый, поэтому может соскальзывать с вершин на плато, после чего воздух попадает в карманы хребта, как в ловушку и охлаждается еще сильнее. Фактически ученые обнаружили не точки, а целую высокогорную область в Антарктике, в которой температура часто достигает экстремально низких значений.

Следует однако заметить, что самая низкая температура на Земле -93,2 °С не внесена в книгу рекордов Гиннеса, поскольку измерения проводились бесконтактным методом со спутника Landsat 8, а не контактным термометром. (Правда, возникает вопрос, был ли достаточно точно отградуирован контактный термометр, которым измеряли температуру на базе Восток?). Тем не менее, новые данные об экстремальной температуре на Земле подтвердили наличие очень холодных зон в Антарктиде.

Немного информации о Landset 8. Исследовательский спутник Landset 8 предназначен не только для измерения температуры поверхности Земли. Он был запущен 11 февраля 2013 г. и сейчас делает за один день примерно 550 снимков поверхности Земли очень высокого разрешения. Причем USGS обрабатывает снимки, архивирует их и распространяет в сети Интернет абсолютно бесплатно. С помощью Landset 8 стало можно отслеживать любые изменения, связанные с природными явлениями и деятельностью человека. Для того, чтобы больше узнать о состоянии нашей планеты, заходите на сайт Landset 8.

Мы знаем, что минимально возможная температура составляет -273.15 °C. При такой температуре движение частиц прекращается, и выделяемая ими тепловая энергия становится равна нулю. Вероятно, должна существовать и такая точка, выше которой частицы уже не смогут выделять больше тепловой энергии, достигнув своего максимума.

Современная физика считает, что эта точка находится на уровне 1.41679 × 10 32 K (Кельвинов) и называется Планковской температурой. Именно такой была температура Вселенной в первые доли секунд после Большого взрыва.

Как Кельвины перевести в Цельсии?

В физике удобно измерять температуру в Кельвинах, которые не подразумевают наличие шкалы отрицательной температуры, то есть абсолютный ноль здесь равен нулю. Чтобы представить температуру в более привычных нам градусах Цельсия, достаточно знать формулу, по которой вычисляется температура в Кельвинах. T K (темп. В Кельвинах)= T C (температура в Цельсиях) + T 0 (константа, равная 273.15). Иными словами, чтобы перевести кельвины в Цельсии, достаточно вычесть из Кельвинов число 273.15. например, 1000 К = 1000 — 273.15 = 726.85 °C.

Учитывая формулу по переводу Кельвинов в градусы Цельсия, мы можем представить планковскую температуру в градусах Цельсия как 1.41679 * 10(32)-273.15 °C. Конечно, данная оценка вычислена теоретически и основана на том, что если материи, разогретой до Планковской температуры, придать ещё энергии, то это не приведет к увеличению скорости частиц и, как следствие, повышению температуры. Зато вызовет появление новых частиц во время хаотических столкновений уже существующих, что приведет к росту массы материи. Но представим, что материи, разогретой до планковской температуры, всё-таки придать ещё энергии, чтобы попытаться нагреть её ещё больше. В таком случае, всю Вселенную ждет… а что ждет Вселенную после прохождения точки планковской температуры, не знает никто. Вероятно, гравитационное взаимодействие между частицыми разогретой материи станет настолько сильным, что сравняется с тремя другими взаимодействиями: электромагнитным, сильным и слабым. Описать физику нашего мира а таких не может ни одна существующая на сегодняшний день физическая теория.

Но вернемся от дел космических к делам земным. В своих попытках достичь максимально возможной температуры в пределах лабораторий человек установил температурный рекорд на уровне около 5.5 триллионов Кельвинов, что можно записать как 5*10 12 К. Конечно, ученые не разогревали кусок железа до этой немыслимой температуры — на это просто не хватило бы энергии. Данная температура была зафиксирована во время эксперимента в Большом адронном коллайдере во время столкновения ионов свинца при околосветовых скоростях.

Несмотря на то, что человечество исследовало Землю вдоль и поперек, ученые продолжают делать открытия, заставляющие переписывать учебники. Вот и американские исследователи из Колорадского университета в Боулдере внесли свой вклад —

они выяснили, что температура в Антарктиде способна опускаться почти до -100°C.

Об открытии нового температурного рекорда они рассказали в статье в журнале Geophysical Research Letters .

Ранее самая низкая зафиксированная температура в Антарктиде составляла -93°C, эти данные были получены в 2013 году. Новый рекорд, как и предыдущий, был установлен в восточной части материка. Исследователи обнаружили его, изучив показатели спутников, фиксирующих изменения температуры в Антарктиде, и сверив результаты с данными наземных метеорологических станций.

Теперь самая низкая температура на Земле официально составляет -98°C. Температурный рекорд был установлен 31 июля 2010 года.

«Я никогда не находился в таком холоде и, надеюсь, никогда не буду, — делится Дойл Райс, один из исследователей. —

Говорят, там каждый вдох приносит боль и нужно быть предельно осторожным, чтобы не отморозить горло и легкие при дыхании. Это намного холоднее, чем в Сибири или на Аляске».

«Такую температуру можно ощутить на полюсах Марса в ясный летний день», — сравнивает Тед Скамбос, ведущий автор исследования.

Температура опускается настолько низко в ледяных «карманах» глубиной до трех метров.

Ученые использовали данные спутников Terra и Aqua, а также измерения спутников Национального управления океанических и атмосферных исследований США за 2004-2016 годы. Наибольшие перепады температуры, как выяснилось, происходят в Южном полушарии ночами в июне-августе. Температура ниже -90°C регистрируется там регулярно.

Также исследователи определили условия, благоприятствующие установлению температурного минимума: ясное небо, легкий ветерок и крайне сухой воздух. Даже минимальное содержание водяного пара в воздухе способствует его нагреванию, хотя и не сильному.

«В этом районе в определенные периоды воздух очень сухой, и это позволяет снегу легче отдавать тепло», — поясняет Скамбос.

Температурный рекорд был отмечен сразу в нескольких точках на расстоянии в сотни километров друг от друга. Это заставило исследователей задуматься — есть ли вообще предел для похолодания?

«Все зависит от того, как долго сохраняются условия, позволяющие воздуху охлаждаться, и того, сколько в атмосфере водяного пара», — считает Скамбос.

Чрезвычайно сухой и холодный воздух опускается в ледяные карманы и становится все холоднее и холоднее, пока не изменятся погодные условия. По словам исследователей, температура может опуститься и еще ниже, просто для этого потребуется очень много ясных и сухих дней подряд.

Если этот рекорд и удастся побить, то явно нескоро, считают авторы работы. Повышение уровня углекислого газа в атмосфере и в связи с этим увеличение количества водяного пара отнюдь не способствует появлению необходимых для этого условий.

«Наблюдение за процессами, от которых зависит низкая температура воздуха и поверхности Земли, показывает, что в будущем мы будем фиксировать экстремально низкие температуры реже», — пишут исследователи.

Исследователи отмечают, что полученные данные — это показатели, зафиксированные удаленно. Самой низкая температура, зарегистрированная на наземной метеорологической станции, составила -89,2°C. Она была зафиксирована 21 июля 1983 года на советской антарктической станции «Восток».

Из-за того, что современные данные были получены со спутников, а не напрямую, некоторые исследователи отказываются признавать их значимость.

«Восток» — по-прежнему самое холодное место на Земле, — настаивает профессор географии Аризонского университета и специалист Всемирной метеорологической организации Рэнди Червену. — Здесь было использовано дистанционное зондирование, а не стандартные метеорологические станции, поэтому мы во Всемирной метеорологической организации не признаем эти результаты».

В США самая низкая температура была зафиксирована на Аляске в поселении Проспект-Крик. Температурный рекорд, установленный 23 января 1971 года, составил -80°C.

Погода снова меняется, и предлагаем взглянуть на некоторые безумно холодные места, где на самом деле живут люди.

Самая низкая , зафиксированная за всю историю, была минус 128,6 градусов по Фаренгейту (-89.2°C) на российской научно-исследовательской станции в Антарктиде, Восток, 21 июля 1983 года. И пока в большинстве городов не такой ужасный холод, некоторые все же довольно близко к этой отметке. Ниже восемь самых холодных городов в мире, где живут люди.

1) Верхоянск, Россия

По данным переписи 2002 года, в Верхоянске, Россия, проживает 1434 жителей. Он был основан как крепость в 1638 году и служил в качестве регионального центра в животноводстве и добычи золота. Расположенный в 650 километрах от Якутска, другого холодного места из нашего списка, и в 2400 километрах к югу от Северного полюса, Верхоянск был использован для политзаключенных между 1860 годом и началом 20-го века.

Это не удивительно, почему сюда ссылали неугодных: в январе средняя температура составляет минус 50,4 градусов по Фаренгейту (-45.7 °C), а среднемесячная температура остается достаточно низкой с октября по апрель. В 1892 году жители зафиксировали температуру в минус 90 градусов F (-67.7 °C).

2) Оймякон, Россия

Люди в Оймяконе возражают против отданного первенства Верхоянску на звание самого холодного места в Северном полушарии, аргументируя тем, что они зафиксировали температурный минимум в минус 90 градусов F (-67.7 °C) 6 февраля 1933 года.

Сюда, кстати, тоже нередко ссылали политических заключенных во время сталинского режима. Оймякон находится в трех днях езды от Якутска, проживают там от 500 до 800 человек. Здесь не работает мобильная связь, да и вообще мало что есть из современных удобств, а школы в поселке не закрываются при -52°C. Туристические компании предлагают туры в Оймякон в качестве «идеального места» для экзотического приключения.

3) Интернашенал-Фолс, штат Миннесота.

Возможно в Интернашенал-Фолс, штат Миннесота, не настолько холодно, как в Оймякон, но это место является одним из самых холодных мест в континентальной части Соединенных Штат. Около 6703 человек живут в Интернашенал-Фолс (по данным переписи 2000 года), который находится на границе между США и Канадой.

Зимы здесь длинные и холодные, со средней температурой в январе около 2,7 F (-16.2 °C). Ртутный столбик достигнет нуля более чем на 60 ночей в год, и в области выпадает много снега (166 см). Интернашенал-Фолс ведет войну с городом Фрейзер, Колорадо на использование торгового названия «холодильник нации».

4) Фрейзер, Колорадо.

Фрейзер, Колорадо, расположен на высоте 2600 метров в Скалистых горах Колорадо и является домом для 910 жителей (по данным переписи 2000 года). Расположенный недалеко от популярного горнолыжного курорта Winter Park, Фрейзер наслаждается одними из самых холодных зим в континентальной части Соединенных Штат. Среднегодовая температура в течение года достигает 32,5 градусов по Фаренгейту (практически 0 °C), а летом снижается до 29 градусов (-1.66 °C).

5) Якутск, Россия

Якутск носит репутацию как самый холодный город в мире. Самая низкая в мире температура за пределами Антарктиды был зафиксирована недалеко от Якутска в бассейне реки Яны. Зимой средний минимум опускается ниже −40 °C, начинаясь в октябре и длится до конца апреля. В январе средняя температура достигает- 34 градуса по Фаренгейту (-36.6°C); рекордно низкая зафиксированная температура в январе - это минус 81,4 градуса по Фаренгейту (-63 °C).

6) Хелл, Норвегия

Хелл, что в переводе означает «ад», в Норвегии приобрел известность за очень удачное сочетание своего названия и субарктической температуры. Средняя температура воздуха в феврале 2010 года был порядка 20 градусов по Фаренгейту (-6.6 °C). За последние годы поток туристов в этот город весьма увеличился, в основном, чтобы сфотографироваться на фоне одного из знаков железнодорожной станции.

Хелл замерзает, в среднем, на треть года, с декабря по март.

7) Барроу, Аляска

Барроу самый северный город в Соединенных Штатах и находится всего в 2100 километрах к югу от Северного полюса и в 510 километрах к северу от Полярного круга. Небольшой город, где проживает 4581 человек, был построен в области вечной мерзлоты, которая характеризуется отсутствием периодического оттаивания и очень суровыми зимами.

Солнце садится в конце ноября и не появляется до конца января. Даже во время летних дней воздух очень холодный. Средняя температура не поднимается до июня и даже тогда едва ли - в среднем в июле бывает максимум 40,4 градуса по Фаренгейту (4.6 °C).

Барроу является экономическим центром Северного склона, и многие из его жителей работают в энергетической отрасли. До города можно добраться только самолетом или по морю.

8) Снедж, Канада

Расположенный на территории Юкон, деревня Снедж была первым поселением в Клондайке во время золотой лихорадки. Деревня в долине реки Уайт зафиксировала самую низкую температуру в минус 81 градус по Фаренгейту (-62.8 °C) 3 февраля 1947 года. Это самая низкая зарегистрированная температура в континентальной Северной Америке. Средняя температура в Снедж колеблется между 10,3 °F (-12.05°C) и 34,3 °F (1.2 °C).