Холоднее и еще холоднее

Основное свойство Вселенной – холод. Но здесь, на Земле, морозы до –200 °С нам не грозят. Поэтому надеемся, что рассказ о сверхнизких температурах поможет вам морально согреться даже в стужу.

Самая низкая в принципе

Где: Нигде. В природе такое не встречается.

Сколько: –273,15 °С, или 0 К (градусов Кельвина)

Однажды лорд Кельвин обозвал нерасторопного дворецкого абсолютным нулём. Так появился термин. Шутка. Более того, совсем не этот учёный первым определил самую низкую температуру. Ещё в начале XVIII века об «абсолютном холоде» задумался французский физик Гийом Амонтон. Он обнаружил, что воздух при нагреве от 0 °С (точка замерзания воды) до 100 °С (кипение) увеличивает давление примерно на треть. Учёный задумался: насколько нужно охладить воздух, чтобы давление исчезло, то есть воздух превратился в твёрдое вещество? И получил –239 °С. Спустя полтора столетия британский физик Уильям Томпсон (тогда ещё не удостоенный титула лорда Кельвина), исходя из похожих соображений, рассчитал почти точное значение абсолютного нуля. В реальности абсолютный нуль не существует. Почему? Температуру тела создаёт движение атомов, а значит, при –273,15 °С все они должны находиться в полном покое. Но это невозможно из-за квантовых эффектов, так называемых нулевых колебаний, которые есть даже у вакуума.

Самая низкая в природе

Где: Туманность Бумеранг, которая находится на расстоянии 5 тысяч световых лет от этого номера «Вестника».

Сколько: 1 К (–272 °С)

Где же попытаться найти наименьшую температуру? Наверное, там, где нет никаких источников тепла – например в открытом космосе вдали от галактик. Увы, мы потерпим неудачу, ибо даже космическое захолустье нагрето на несколько градусов, а именно до 2,725 К, за счёт реликтового излучения, оставшегося после Большого взрыва. Но, оказывается, в космосе может быть что-то холоднее пустоты. В 1995 году астрономы Европейской южной обсерватории, расположенной в Чили, рассчитали, что звёздный газ в туманности Бумеранг извергается со скоростью в 600 тыс. км/ч. Такой «быстрый» газ охлаждается до 1К за счёт адиабатического процесса, суть которого в том, что если газ очень быстро расширяется, то он одновременно и охлаждается, потому что его внутренняя тепловая энергия расходуется – например, как в случае с туманностью, на увеличение газовой оболочки. Этот принцип лежит в основе работы большинства холодильников.

Самая низкая из созданных человеком

Где:  Стэнфордский университет

Сколько: 50 пикокельвин (0,000 000 000 05 К)

Многие материалы проявляют удивительные свойства при сверхнизких температурах. Например, металлы становятся сверхпроводящими, жидкости и сконденсированные газы – сверхтекучими. При температуре около абсолютного нуля существует конденсат Бозе — Эйнштейна, состояние вещества, при котором все атомы приобретают один и тот же энергетический уровень и становятся неотличимы друг от друга. Физик Марк Касевич и его коллеги из Стэнфордского университета смогли охладить конденсат из 100 тысяч атомов рубидия до температуры около 50 пикокельвин, говорится в статье, опубликованной в Physical Review Letters. Таких показателей удалось достичь с помощью специального лазера, подавлявшего движение атомов.

Самая низкая  в Солнечной системе

Где: Луна

Сколько: –240 °С

Казалось бы, чем дальше от Солнца, тем холоднее, и в некоторой степени это верно. В тройку самых холодных мест входят спутник Нептуна Тритон (не выше –237,6 °С), Плутон (–230 °С)  и, неожиданно, — Луна. Почему так холодно на Тритоне, понятно: как-никак 4,5 миллиарда километров от Солнца. Луна же стала рекордсменкой за счёт глубоких кратеров, дна которых не достигает солнечный свет. Притом что её поверхность может разогреваться более чем до 100 °С.

Самая низкая на Земле

Где: Станция «Восток», Антарктида

Сколько: –89,2 °С

Восток — дело не только тонкое, но и очень холодное, если речь идёт об антарктической станции. Температурный рекорд –89,2 °С, зафиксированный советскими метеорологами в 1983 году, сейчас пытаются оспорить. Например, недавно сообщалось, что рядом с японской полярной станцией «Купол Фудзи» было на два градуса холоднее. Однако измерение проводилось с помощью спутника, а он считывает только температуру поверхности, а не воздуха