Космос – это вакуум. Вакуум — это среда, состоящая из газа при давлении значительно ниже атмосферного. Температура в космосе очень низкая и близкая к абсолютному нулю, т.е. -273°C. Казалось бы, все очень странно: В космосе много космических объектов с чудовищно высокими по меркам людей температурами. Например, Солнце — раскаленный газовый шар с температурой поверхности +5 500°C и около +1 500 000°C в ядре. Но тем не менее, температура в безвоздушном пространстве равна –270,6°C.
Тепло – это энергия беспорядочно движущихся частиц. Чем больше самих частиц и чем выше скорость их движения, тем больше энергии, т.е. тепла образуется. При получении извне тепла, температура тела увеличивается, при отдаче тепла, соответственно, уменьшается. В настоящий момент нам известны 3 способа передачи тепла:
- Теплопроводность. Применима к твердым телам.
- Конвекция. Применима к жидкостям и газам.
- Излучение электромагнитных волн. Применима ко всему: и к твердым телам, и к жидкостям, и к газам.
Как мы знаем, космос наполнен вакуумом и поэтому излучение является единственным эффективным способом передачи тепла. Когда излучение, например, от Солнца достигает какого-то тела, это тело начинает поглощать энергию этого излучения, в результате частицы начинают двигаться быстрее и температура тела возрастает. Максимальная температура нагрева зависит от расстояния до источника излучения и снижается по мере удаления от него. Если взять в пример Луну, то в результате солнечного излучения температура на поверхности Луны поднимается до +127°C, а в отсутствие солнечного излучения, составляет -173°C. У нас на Земле нет таких резких перепадов, благодаря атмосфере, которая отражает часть лучей обратно, не давая сильно нагреваться поверхности планеты. Кроме того, газы в атмосфере и вода в мировом океане находятся в постоянном движении, что приводит к выравниванию температур.
А теперь перейдем, к вопросу: замерзнет ли вода в космосе? Допустим, мы нальем стакан воды и вынесем его с космического корабля. И в то же мгновение мы обнаружим, что вода в стакане закипела! Да, да, не замерзла, а закипела! Жидкая вода в вакууме существовать не может. Без внешнего давления она будет испаряться за счет собственного тепла, пока не замерзнет. То есть часть воды превратится в пар, а часть в лед. Ото льда в вакууме постоянно отрываются молекулы воды. Этот процесс «сухого» испарения называется сублимацией. Сублимация – это переход вещества из твёрдого состояния сразу в парообразное, минуя жидкое состояние. При -200°C сублимация настолько замедляется, что лед сохраняется миллиарды лет. В таких условиях находятся кометы, когда они летят в космическом вакууме вдалеке от горячих звезд. Но стоит комете приблизиться к звезде, скажем к нашему Солнцу, его тепло резко ускоряет сублимацию льда и за ядром образуется впечатляющий хвост. Несколько десятков таких приключений — и ото льда ничего не остается.