Dacă Soarele e fierbinte și încălzește Pământul, de ce spațiul cosmic e înghețat. Cum e posibil așa ceva și ce nu înțelegem despre căldura din Univers

Ne-am obișnuit să gândim că dacă Soarele e o imensă minge de foc, tot ce e în jurul lui ar trebui să fie cald. Însă realitatea este cu totul alta: spațiul cosmic este înghețat, cu o temperatură medie de –270°C. Așadar, cum poate fi Pământul cald, în timp ce spațiul înconjurător rămâne rece ca gheața?

De fapt, întrebarea este una cât se poate de validă și a fost formulată recent pe un grup de Facebook dedicat fizicii, fiind apoi dezbătută de oameni de știință și popularizatori. Răspunsul implică înțelegerea modului în care căldura circulă în Univers și de ce vidul cosmic nu permite o distribuție uniformă a energiei solare.

Ce înseamnă că „spațiul este rece” și cum ajunge căldura pe Pământ

Primul lucru pe care trebuie să-l înțelegem este diferența dintre temperatură și percepția căldurii. Temperatura de fundal a Universului este de aproximativ 2,7 Kelvin, adică aproape zero absolut. Cu alte cuvinte, în lipsa materiei care să absoarbă și să rețină energia, nu prea ai ce „încălzi”. Spațiul cosmic e aproape vid — și unde nu există particule, nu există nici transmisie eficientă de căldură prin conducție sau convecție.

Pe Pământ, noi simțim căldura Soarelui nu pentru că aerul e „încălzit” de el direct, ci pentru că radiațiile solare — în special lumina vizibilă și razele infraroșii — interacționează cu moleculele din atmosferă și de la suprafața Terrei. Aceste interacțiuni produc ceea ce numim căldură.

Cu alte cuvinte, Soarele nu ne trimite „căldură” în sens clasic, ci energie sub formă de radiație. Această energie devine căldură abia când lovește ceva — o planetă, un costum de astronaut sau un panou solar.

Paradoxul navei spațiale și de ce „rece” nu înseamnă același lucru peste tot

Un exemplu interesant vine de la sonda Parker Solar Probe, trimisă de NASA să se apropie cât mai mult de Soare. Deși se află în spațiu, acolo unde temperaturile de fundal sunt extrem de scăzute, suprafața expusă a navei poate atinge 1.400°C, în timp ce compartimentele interne sunt menținute la temperaturi suportabile pentru echipamentele electronice.

Asta pentru că radiația solară încălzește direct obiectele pe care le atinge, dar nu încălzește „spațiul” în sine. Prin urmare, dacă ai un corp în spațiu expus la Soare, se va încinge; dacă este în umbră, va rămâne înghețat. De aceea, costumele astronauților sunt proiectate să suporte fluctuații extreme de temperatură în orbita joasă a Pământului — de la +120°C la –160°C.

Acest paradox aparent — Soarele care încălzește intens obiecte, dar lasă spațiul rece — ține de lipsa materiei care să intermedieze transferul de căldură. În lipsa unui mediu, energia Soarelui se propagă doar prin radiație, nu prin contact direct.

Ceea ce nu înțelegem despre căldura din Univers

Una dintre cele mai mari neînțelegeri vine din comparația Soarelui cu o sursă clasică de foc — cum ar fi un șemineu sau un foc de tabără. În aceste cazuri, căldura se propagă în aer prin convecție și conducție, iar noi simțim imediat temperatura din apropiere.

Dar Universul funcționează după reguli diferite. Aici, radiația este singura cale de transfer a energiei pe distanțe mari. Faptul că Pământul are o atmosferă și o suprafață capabilă să absoarbă și să rețină energia solară este motivul pentru care avem un climat și putem trăi. Fără atmosferă, temperatura la suprafață ar fi extrem de variabilă, exact cum se întâmplă pe Lună.

Prin urmare, întrebarea „de ce e rece în spațiu” e simplă, dar răspunsul e complex. Spațiul nu poate fi încălzit în sens clasic — dar orice materie care se află în calea Soarelui poate deveni extrem de fierbinte.