Temperatures.ru Дискуссионный форум temperatures.ru
все о датчиках температуры - первый универсальный русскоязычный портал
 
 FAQFAQ   ПоискПоиск   ПользователиПользователи   ГруппыГруппы   РегистрацияРегистрация 
 ПрофильПрофиль   Войти и проверить личные сообщенияВойти и проверить личные сообщения   ВходВход 

О "температуре Вселенной"

 
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Дискуссионный форум temperatures.ru -> Измерения температуры в промышленности и науке – радиационные термометры
Предыдущая тема :: Следующая тема  
Автор Сообщение
Александр Магунов



Зарегистрирован: 23.03.2008
Сообщения: 91

СообщениеДобавлено: Чт Авг 20, 2009 10:39 am    Заголовок сообщения: О "температуре Вселенной" Ответить с цитатой

Комментарий к заметке “Температура Вселенной” (она находится в разделе “Интересные факты о температуре”).

В начале поставлен вопрос: “Какова же средняя температура в космосе?”
Ответ на этот вопрос не дан. Осталось неясным, можно ли отождествлять температуру реликтового излучения (РИ) и среднюю температуру космоса?

1). Насколько правильно характеризовать температуру пространства (космоса) температурой излучения, проходящего сквозь него? Мы ведь не будем утверждать, что температура прозрачной атмосферы, сквозь которую проходит излучение Солнца, близка к 6000 К. Температура воздуха совсем иная, вблизи земной поверхности она составляет примерно 270 К.
Вероятно, и температуру космоса правильнее характеризовать средней температурой вещества. Какая часть вещества Вселенной находится в термическом равновесии с РИ и имеет температуру 2.7 К? Ясно, что не только внутри звезд, но и в окрестностях звезды равновесие вещества с РИ отсутствует.

Например, в пределах Солнечной системы отождествление температур РИ и космоса неверно по ряду причин: а) температура поверхности Солнца на три с лишним порядка выше, чем 2.7 К; б) температура электронов в плазме короны еще выше; в) в области с размером порядка миллиарда км имеется интенсивное излучение Солнца (искусственные спутники и пески африканских пустынь нагреваются именно этим излучением); г) температура планет в 20 – 300 раз выше, чем 2.7 К (на поверхности Земли температура изменяется от 200 до 330 К); д) даже температура ядер холодных комет почти в 10 раз выше, чем 2.7 К.

В равновесии с РИ могло бы находиться вещество космической пыли. Но находится ли оно в равновесии с РИ на самом деле? Столкновение одной быстрой частицы (ускоренного электрона или иона) или гамма-кванта с такой пылинкой приведет к заметному повышению ее температуры. Что происходит чаще: такие столкновения или термическая релаксация пылинки за счет излучения? Если чаще происходят столкновения, равновесие с РИ отсутствует, и температура пыли выше. Возможность равновесия зависит от того, в какой области Вселенной находится пыль.

Межзвездные молекулы (циан, гидроксил, вода и др.) также могут находиться в равновесии с РИ. Но равновесие может и отсутствовать. А вблизи звезд в молекулах иногда возникает не просто неравновесность, но инверсия заселенности молекулярных уровней, и при этом возникают космические мазеры (известны сотни таких мазеров в разных областях Вселенной).

В итоге – можно ли считать, что величина 2.7 К характеризует среднюю температуру космоса? Такое утверждение не очень содержательно.
Вероятно, 2.7 К - это минимальная (а не средняя!) температура, которую можно измерить в космосе контактными или бесконтактными методами термометрии. Никакой объект в космосе не может самопроизвольно достичь температуры, меньшей, чем 2.7 К (хотя и здесь возможны оговорки).

Температура РИ падает, но это не означает, что “наша вселенная остывает окончательно”. Вначале из-за расширения произошло охлаждение и рекомбинация первичной плазмы, при этом излучение покинуло среду, ставшую прозрачной (это излучение и называется реликтовым). Но впоследствии вещество во Вселенной стало разогреваться вторично (энергия гравитации превращается в другие виды), и звезды на небе пока что не гаснут.
Колорадский жук – любитель южного тепла – уже добрался до Архангельской области, где еще 20 лет назад было слишком холодно для него.

2). Об обнаружении РИ.
После Г.А.Гамова (1948 г.) искать излучение Большого взрыва в СВЧ диапазоне предложили советские астрофизики А.Г.Дорошкевич и И.Д.Новиков. В статье, опубликованной в журнале Доклады АН СССР (1964 г.), они указали и на инструмент, способный обнаружить это излучение – именно ту рупорную антенну и мазерный усилитель Bell Laboratories, с помощью которого через год Р.Вильсоном и А.Пензиасом было обнаружено излучение на длине волны 7.35 мм.

Естественно, ни Вильсон, ни Пензиас не читали статью в ДАН, не читали Гамова и ничего не знали о гипотетическом излучении. Они просто детально исследовали работу своей установки и честно старались заметить и выяснить все непонятное. О том, что за излучение они обнаружили, им сказали чуть позже. Вильсону и Пензиасу очень повезло, что среди знакомых Пензиаса оказался тот, кто слышал не только об этом излучении, но и о теоретиках, вычисляющих его спектр.

А до этого… В 1956 г. космическое излучение неизвестного происхождения с характерной температурой 4 К на длине волны 3.2 см обнаружил выпускник физфака МГУ 1950 г. Т.Шмаонов, аспирант С.Э.Хайкина. Шмаонов работал тогда в Пулковской обсерватории, на только что построенном Большом Пулковском радиотелескопе. Была опубликована статья в журнале “Приборы и техника эксперимента” (1957, №1. С.83-87), результат вошел в диссертацию. Но ни статья, ни диссертация Т.Шмаонова не привлекли внимания астрофизиков, и никто не связал наблюдавшееся излучение с Большим взрывом. Сам он ничего не знал о предсказанном излучении. Позднее Т.А.Шмаонов работал в Институте общей физики РАН (он и сейчас там работает, занимается лазерами). В середине 80-х в ИОФАНе был проведен семинар, посвященный истории несостоявшегося отечественного открытия РИ.

3). Как Шмаонов, так и Вильсон с Пензиасом измеряли яркостную температуру. В этом случае для перехода к действительной температуре необходимо знать коэффициент излучения объекта. Но тот объект, с которым связано реликтовое излучение, отсутствует в природе больше 10 млрд лет. Как быть?

Полученные результаты были основаны на предположении, что объект являлся черным телом, и его коэф. излучения = 1. Есть ли подтверждения этому? Да, есть. К настоящему времени получен спектр РИ в интервале длин волн от 0.1 мм до 1 м (четыре порядка!). При этом максимум интенсивности находится вблизи длины волны 1.05 мм. В соответствии с законом Вина температура такого излучения равна 2.7 К. Если бы коэффициент излучения был заметно меньше единицы, максимум лежал бы в области более коротких длин волн (при этом действительная температура РИ была бы выше, чем 2.7 К).

4). В начале заметки утверждается: “Вселенная существует и поэтому имеет свою температуру”. Это неверно: не все, что существует, можно характеризовать температурой. Температура является не следствием существования объекта, а характеристикой термодинамического равновесия.
Например, можно оценить “температуру” лазерного или электронного пучка, но при этом получаются несуразно большие величины (типа 10^25 K), которые указывают только на то, что объект не находится в равновесии. Таких объектов, как естественных, так и искусственных, очень много.
Вернуться к началу
Посмотреть профиль Отправить личное сообщение
Показать сообщения:   
Начать новую тему   Ответить на тему    Список форумов Дискуссионный форум temperatures.ru -> Измерения температуры в промышленности и науке – радиационные термометры Часовой пояс: GMT + 4
Страница 1 из 1

 
Перейти:  
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах


Powered by phpBB © 2001, 2002 phpBB Group
subRed style by ktauber
Русская поддержка phpBB