Temperatura en el espacio

Temperatura en el espacio

Temperatura del espacio interestelar

Cuando el sol es tan brillante, ¿por qué el espacio es tan frío? Esta es una excelente cuestión. Nuestro sistema solar, a diferencia de nuestro entorno templado en la Tierra, está lleno de temperaturas extremas. El sol es un bolo de gas y fuego con una temperatura central de 27 millones de grados Fahrenheit y una temperatura superficial de 10.000 grados Fahrenheit. Mientras tanto, la temperatura de fondo interestelar, que es la temperatura del espacio después de haberse alejado lo suficiente de la cálida atmósfera de la Tierra, es de -455 grados Fahrenheit. ¿Cómo es posible?
La radiación, una corriente de energía infrarroja que se desplaza de los objetos más calientes a los más fríos, transporta el calor en el universo. Cuando las ondas de radiación entran en contacto con las moléculas, las excitan, haciendo que se calienten. Así es como se transfiere el calor del Sol a la Tierra, pero la radiación sólo calienta las moléculas y la materia que están directamente en su camino. Todo lo demás sigue frío. La temperatura nocturna de Mercurio, según la NASA, puede ser 1.000 grados Fahrenheit inferior a la del planeta expuesto a la radiación durante el día.
En cambio, en la Tierra, el aire que nos rodea sigue siendo cálido incluso cuando estamos en la sombra y, en ciertas estaciones, incluso por la noche. Esto se debe a que el calor se desplaza por nuestro encantador planeta azul de tres maneras en lugar de una sola: conducción, convección y radiación. Cuando la radiación solar golpea y calienta las moléculas de nuestra atmósfera, la energía extra se transmite a las moléculas cercanas. Estas moléculas chocan entonces con su entorno inmediato y lo calientan. La conducción es una reacción en cadena que calienta las regiones fuera de la dirección del sol mediante la transferencia de calor de molécula a molécula.

Densidad del espacio

La temperatura tiene un significado matemático muy preciso. Para nosotros, la temperatura es proporcional a la energía cinética media del movimiento aleatorio de las moléculas de una sustancia. La energía cinética es la cantidad de energía que tiene algo como resultado de su movimiento. Todas las moléculas, incluidas las sólidas, tienen un movimiento espontáneo y, por tanto, tienen energía cinética y temperatura.
En un espacio de 70°F, las moléculas de aire se mueven a gran velocidad y, por tanto, tienen energía cinética y temperatura. En realidad, las moléculas de aire se desplazan a cientos de metros por segundo. Estas moléculas no afectan a los objetos porque se mueven espontáneamente, con tantas partículas subiendo como bajando y tantas moviéndose a la izquierda como a la derecha.
Cuando leemos que los astronautas que caminan por el espacio se someten a estas temperaturas extremas, podemos entender que estos extremos son las temperaturas que alcanzarán las moléculas en ese lugar dependiendo de la cantidad de radiación solar que reciban. En consecuencia, dependiendo de la cantidad de energía radiante absorbida del sol, el traje espacial del astronauta debe soportar un rango de temperatura de alrededor de -255 a +255 °F.

Calor en el espacio

Como no hay átomos que desplazar, no hay temperatura que calcular. En cambio, cualquier entidad en el espacio puede irradiar fácilmente su calor. No hay nada que impida que salga; no hay aislamiento, por lo que el espacio «chupa» la energía calorífica. El espacio es sorprendentemente frío para algo que no tiene temperatura.
Si uno de los lados de nuestra hipotética nave espacial se expone a la luz solar directa, empezará a calentarse, mientras que el otro lado, que da al espacio profundo, se enfriará hasta casi el cero absoluto. Esto provocará una importante diferencia de temperatura en la nave, que, si no se controla, deformará la estructura, inutilizará la electrónica y, en general, será ineficaz.
Sí, dependiendo de la configuración de la nave, es posible encontrar una órbita que proporcione una temperatura media (global) de entre 20 y 60 grados Celsius. Sin embargo, a menos que se aplique un sistema de control térmico, la mayor parte de la nave no estará dentro de esos límites.
Como ya se ha dicho, en el espacio no hay un medio para medir la temperatura; sin embargo, se puede medir la radiación incidente, que es un tipo de temperatura en el sentido de que una cantidad demasiado pequeña puede hacer que te congeles, mientras que una cantidad excesiva hará que te ases, lo que no es nada bueno.

Qué frío hace en el espacio

¿Cuál sería la tasa de pérdida de temperatura de una persona de tamaño medio en el espacio si no llevara un traje? En reposo, una persona produce unos 100 vatios. Pero, ¿cómo podemos utilizar esto para predecir la rapidez con la que bajará la temperatura? Además, ¿cuánto calor puede absorber el sol? Supongamos que la persona se encuentra entre la Tierra y la Luna.
Calcula el radio de una persona con una esfera de agua de radio $r$. Supongamos que la circulación de la sangre mantiene una temperatura corporal constante y que la piel impide que el agua hierva (esto no es realista, pero pensé que estaba pensando en algo similar). La ley de Stefan-Boltzmann establece que si la esfera es un cuerpo negro perfecto, la pérdida de calor por radiación térmica es:
Como puedes ver, la esfera se congela en aproximadamente 65000 segundos (casi 18 horas). Este es, sin duda, el peor escenario posible. No he tenido en cuenta el calor producido por el cuerpo humano, la radiación (solar) entrante, la emisividad no ideal, el aislamiento potencial, etc. Dependiendo de los supuestos, esto puede llevar mucho tiempo o incluso impedir el enfriamiento.

También te podría gustar...