هل تعلم أنه في الرحلات الجوية عبر المحيط، حيث يكون ارتفاع الطائرة 12000 كيلومتر فوق السطح، يمكن أن تصل درجة الحرارة الخارجية إلى -50 درجة مئوية؟ وأيضًا، مع تقدمنا عبر الغلاف الجوي ونقترب من الفضاء، تزداد درجة الحرارة ينزل وفجأة، يدفع مقياس الحرارة إلى ما هو أبعد من الحدود المعتادة للحرارة والبرودة.
في الواقع، يقدر متوسط درجة الحرارة في الكون بحوالي -266 درجة مئوية، أي القيمة الأقرب إلى الصفر المطلق. ولكن ما هي درجات الحرارة الدنيا هذه في الفضاء؟ ألا ينبغي أن يكون الجو حارا بسبب الضوء والإشعاع المنبعث من النجوم العديدة التي يتكون منها؟
حسنًا، هناك العديد من العوامل المختلفة التي تفسر درجة الحرارة الفريدة هذه وهي تتراوح إشعاع الخلفية الكونية حتى ذلك الوقت غياب وسيلة نقل الحرارة. وفي الواقع فإن من أكثر العوامل التي تؤثر على هذه الظاهرة هو عدم وجود وسط مادي يوفر الجزيئات التي تقوم بتوصيل الحرارة أو نقلها من مكان إلى آخر: العزل الحراري. بدون وجود هواء أو غاز يعمل كموصل، يتم عزل الجزيئات وتكون المسافات بينها واسعة جدًا بحيث لا يمكنها تحقيق نقل كبير للحرارة.
الإشعاع والغلاف الجوي
على وجه الخصوص، إشعاع هذا هو الشكل الرئيسي لنقل الحرارة في الفضاء. على عكس الطرق الأخرى مثل التوصيل أو الحمل الحراري، والتي تتطلب وسطًا ماديًا لانتشارها، يمكن أن يحدث الإشعاع الحراري في الفراغ. في الواقع، إنه منتشر في كل مكان ويتجلى في أشكال مختلفة، أشهرها على الإطلاق الاشعاع الكهرومغناطيسي. ويظهر في شكل مجموعة واسعة من الأطوال الموجية، بدءًا من أشعة جاما القوية إلى موجات الراديو الناعمة، ومن بينها جميعًا، لا يشكل الضوء المرئي سوى جزء صغير منها.
يسلط الطيف الكهرومغناطيسي الضوء على منطقة الضوء المرئي.
ينشأ هذا النوع من الإشعاع من طاقة مخزنة نفسها في الذرات. على سبيل المثال، النجوم هي مصادر هائلة للإشعاع، فهي تبعث الضوء والحرارة من خلال عمليات نووية مختلفة في قلوبها، وأثناء انتقالها عبر الفضاء، تواجه عوائق مختلفة مثل الغبار والغازات وغيرها من الأجسام. الآن، هذه ليست سوى جزء بسيط، لأنه إذا تم ذكر أي شيء، فهو كذلك فارغ. لذلك، في الواقع ليس لديهم عدد كبير من الجزيئات التي يمكنها الاصطدام وإثارة ونقل الطاقة الحرارية. والنتيجة الأخرى لهذه الحقيقة هي أن الإشعاع الحراري سوف يقترن بدرجات حرارة شديدة البرودة لأنه لن تكون هناك مادة تخففه.
لا، المكنسة الكهربائية ليست فارغة حقًا
ومن ناحية أخرى فإن لا يوجد جو ويلعب دورا هاما في هذه المرحلة. بينما يعمل الغلاف الجوي على الأرض كمرشح ينظم كمية الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى السطح، لا توجد مثل هذه الحواجز في الفضاء. نظرًا لعدم وجود جزيئات، لا الضغط الجوي فهو يحتفظ بالحرارة، مما يساهم في سرعة انتشار الإشعاع، مما يساهم في انخفاض درجات الحرارة.
إشعاع الخلفية الكونية الميكروي
الآن، درجة حرارة الخلفية الكونية الميكروويف (CMB) هي المنطقة الأساسية. هذه ظاهرة كونية تُعرف باسم إشعاع الخلفية، والتي يتم تحديدها بالصدى المستمر لانفجار الانفجار الكبير، وهو الحدث الذي شهد ولادة كوننا. وتبلغ درجة حرارة هذا الإشعاع حوالي 2.7 درجة كلفن، أي تقريبًا -270.45 درجة مئوية. وكما قد خمنت، إنه غمر الفضاء في كل الاتجاهات والإشعاع الذي نشأ في اللحظات الأولى للكون، بعد حوالي 380 ألف سنة من الانفجار الكبير.
هل الكون محكوم عليه بالتبخر؟
في تلك السنوات المبكرة، كان الكون مثل حساء كثيف من العديد من الجسيمات المشحونة التي تبعث إشعاعات على شكل فوتونات. ومع ذلك، كونيا توسيعها وتبريدها، تم إطلاق هذا الإشعاع، مما أدى إلى إنشاء CMP. ومنذ ذلك الحين، تنتقل الفوتونات التي تشكلها عبر الفضاء، مكونة نوعًا من “بصمة“. ويتفاعل هذا الإشعاع مع الأجسام الكونية، مما يؤثر على درجة حرارتها ويساهم في تدفئة لون الكون.
