Россия – самая большая страна в мире, занимает 1/8 часть суши Земли и чрезвычайно богата природными рекордами. Здесь расположено самое глубокое в мире озеро – Байкал, самая высокая горная вершина – Эльбрус, Земля Франца Иосифа, самый северный архипелаг на планете, самая длинна европейская река – Волга. Перечислять можно еще очень долго.
Кроме географических рекордов, России принадлежит еще один – погодный. Дело в том, что именно на территории самой большой страны в мире зафиксирована самая низкая температура.
На правобережной стороне речки Яна расположился самый северный город Якутии – Верхоянск. Его и городом назвать трудно. Скорее, небольшой поселок городского типа с населением 1150 человек, по данным переписи 2015 года.
В России морозы не редкость, но городок прославился своими экстремальными погодными условиями. Именно здесь 15 января 1885 года температура опустилась до -67,8 0 С, что на сегодняшний день является самой низкой официально зарегистрированной температурой в мире на территории постоянно населенного пункта. Такой жуткий холод очень непросто пережить и сегодня. А тогда в Верхоянске не было централизованного отопления, и людям самим приходилось поддерживать тепло в домах с помощью дров. В ту суровую зиму замерзло много диких зверей, птиц и бродячих собак.
Свой рекорд городок подтвердил в феврале 1892 года, а зимой 1933 года на улице трещал мороз -67,7 0 С.
Интересно, что коротким летом здесь поднимается температура до 30 0 С. Абсолютный максимум зарегистрирован в июле 1988 года, когда воздух в Верхоянске прогрелся до +37,3 0 С. Таким образом, России принадлежит еще один рекорд – самая большая разница максимальных и минимальных температур.
В 2005 году горожане присутствовали на торжественном открытии мемориальной доски в честь 120-летнего рекорда – абсолютного температурного минимума на Земле в населенном пункте. Верхоянску официально присвоен статус самого холодного города на планете и Полюс холода Северного полушария Земли.
Оймякон, Якутия
В Якутии есть еще один населенный пункт, который отстаивает право называться самым холодным городом в мире. Жители села Оймякона утверждают, что именно здесь была зарегистрирована самая низкая температура -82 0 С в январе 1916 года. В доказательство того, что Оймякон – наиболее суровое место с постоянным населением не только в России, но и на всем земном шаре, приводятся такие температурные данные:
- 1892 год – минус 67,8 0 С,
- в 1924 и 1926 гг. – минус 71,2 0 С,
- 1933 год – «всего» минус 67,7 0 С и минус 69,6 0 С,
- 1938 год –77,8 0 С ниже нуля.
В данный момент эта информация проверяется, и если официально подтвердится, что в Оймяконской долине, действительно, наблюдались такие жуткие морозы, то Верхоянск потеряет свое первенство как самое холодное место на Земле и Полюс холода, и эти звания получит Оймякон.
Верхоянск и Оймякон – города, принадлежащие азиатской части России. В европейской части страны самая низкая температура наблюдалась в селе Усть-Щугер (Республика Коми) 31 декабря 1978 года – -58,1 0 С.
Станция «Восток»
Выше рассматривались населенные пункты, в которых самые суровые зимы на планете. Если говорить о точках земной поверхности, где не проживает постоянное население, то самая низкая температура в мире – -89,2 0 С – была зарегистрирована 21 июля 1983 года в координатах 78 0 27’ южной широты и 106 0 50’восточной долготы. Самое интересное, что эти координаты принадлежат арктической российской научной станции «Восток». Опять же, рекорд принадлежит России…
Наука
Температура – одно из фундаментальных понятий в физике, она играет огромную роль в том, что касается земной жизни любых форм . При очень высоких или очень низких температурах различные вещи могут вести себя очень странно. Предлагаем вам узнать о ряде интересных фактов, связанных с температурами.
Какая температура самая высокая?
Самая высокая температура, которую создал человек, составила 4 миллиарда градусов Цельсия. Трудно поверить, что температура вещества может достичь такого невероятного уровня! Эта температура в 250 раз выше температуры ядра Солнца.
Невероятный рекорд был поставлен в Естественной Лаборатории Брукхэвена в Нью-Йорке в ионном коллайдере RHIC , длина которого - около 4 километров.
Ученые заставили столкнуться ионы золота, пытаясь воспроизвести условия Большого взрыва, создав кварк-глюонную плазму. В таком состоянии частицы, которые составляют ядра атомов – протоны и нейтроны, разбиваются, в результате чего получается "суп" из конституэнтных кварков.
Экстремальная температура в Солнечной системе
Температура среды в Солнечной системе отличается от той, к которой мы привыкли на Земле. Наша звезда Солнце невероятно горячая. В ее центре температура составляет около 15 миллионов Кельвинов , а поверхность Солнца имеет температуру всего около 5700 Кельвинов.
Температура в ядре нашей планеты составляет примерно столько же, сколько температура поверхности Солнца. Самая горячая планета Солнечной системы – Юпитер, температура ядра которого в 5 раз выше , чем температура поверхности Солнца.
Самая холодная температура в нашей системе зафиксирована на Луне: в некоторых кратерах в тени температура составляет всего 30 Кельвинов выше абсолютного нуля. Эта температура ниже, чем температура Плутона!
Температура среды обитания человека
Некоторые народы живут в весьма экстремальных условиях и необычных местах, не совсем удобных для жизни. Например, одни их самых холодных населенных пунктов – поселок Оймякон и город Верхноянск в Якутии , Россия. Температура зимой тут в среднем составляет минус 45 градусов Цельсия.
Самый холодный более крупный город тоже находится в Сибири – Якутск с населением около 270 тысяч человек . Температура зимой там составляется также около минус 45 градусов, а вот летом может подниматься до 30 градусов !
Самая высокая среднегодовая температура была замечена в оставленном городе Даллол , Эфиопия. В 1960-х годах тут зафиксировали средний показатель температуры - 34 градуса Цельсия выше нуля. Среди крупных городов самым жарким считается город Бангкок , столица Таиланда, где средняя температура составляет в марте-мае также около 34 градусов.
Самая экстремально высокая температура, где работают люди, замечена в золотых шахтах Mponeng в Южной Африке. Температура на уровне около 3 километров под землей составляет плюс 65 градусов Цельсия . Предпринимаются меры для охлаждения шахт, например, используют лед или изолирующие покрытия для стен, чтобы шахтеры могли работать без перегревания.
Какая температура самая низкая?
В попытках получить самую низкую температуру , ученые столкнулись с рядом важных для науки вещей. Человеку удалось получить самые холодные вещи во Вселенной, которые намного холоднее, чем любая вещь, созданная природой и космосом.
Замораживание допускает понижение температуры до нескольких милиКельвинов. Самая низкая температура, которую удалось достичь в искусственных условиях - 100 пикоКельвинов или 0.0000000001 K . Чтобы добиться такой температуры, необходимо воспользоваться магнитным охлаждением. Также подобных низких температур можно добиться, используя лазеры.
При таких температурах материал ведет себя вовсе не так, как при обычных условиях.
Какая температура в космосе?
Если вы, к примеру, возьмете в открытый космос термометр и оставите его там на некоторое время в месте, далеком от источника радиации, вы можете заметить, что он показывает температуру 2,73 Кельвина или около минус 270 градусов Цельсия . Это самая низкая естественная температура во Вселенной.
В космосе температура держится выше абсолютного нуля за счет радиации, которая осталась после Большого взрыва. Хотя космос очень холодный по нашим меркам, интересно отметить, что одной из важнейших проблем, с которыми сталкиваются космонавты в космосе, является жара .
Голый металл, из которого сделаны объекты, находящиеся на орбите, может нагреваться до 260 градусов Цельсия из-за свободных солнечных лучей. Чтобы понизить температуру кораблей, их нужно обертывать в специальный материал, который может понизить температуру только в 2 раза.
Температура открытого космоса тем не менее постоянно падает . Теории об этом появились уже давно, однако только недавние измерения подтвердили, что Вселенная охлаждается примерно на 1 градус каждые 3 миллиарда лет.
Температура космоса будет приближаться к абсолютному нулю, однако никогда его не достигнет. Температура на Земле не зависит от той температуры, которая сегодня имеется в космосе, и мы знаем, что наша планета последнее время постепенно нагревается.
Что такое теплород?
Тепло – механическое свойство материала. Чем горячее объект, тем больше энергии имеют его частицы во время движения. Атомы веществ в горячем твердом состоянии вибрируют быстрее, чем атомы тех же, но охлажденных веществ.
Будет ли вещество оставаться в жидком или газообразном состоянии зависит от того, до какой температуры его нагреть . Сегодня об этом знает любой школьник, однако до 19-го столетия ученые полагали, что тепло само по себе является субстанцией – невесомым флюидом , названным теплород .
Ученые считали, что этот флюид испарялся из теплого материала, таким образом, охлаждая его. Он может перетекать из горячих объектов в холодные . Многие прогнозы, основанные на этой теории, на самом деле верны. Несмотря на заблуждения по поводу тепла, были сделаны многие действительно правильные выводы и научные открытия . Теория теплорода была окончательно побеждена в конце 19-го века.
Существует ли самая высокая температура?
Абсолютный нуль – температура, ниже которой невозможно опуститься. А какая температура самая высокая из возможных? Наука пока точно ответить на этот вопрос не может.
Самой высокой температурой называют Планковскую температуру . Именно эта температура была во Вселенной в момент Большого взрыва , согласно представлениям современной науки. Эта температура равна 10^32 Кельвинов.
Для сравнения: если вы можете представить, эта температура в миллиарды раз больше самой высокой температуры , полученной искусственно человеком, о которой упоминалось ранее.
Согласно стандартной модели, Планковская температура пока остается самой высокой температурой из возможных . Если существует что-то еще более горячее, то привычные нам законы физики перестанут работать.
Есть предположения, что температура может подняться еще выше этого уровня , но что произойдет в таком случае, наука объяснить не может. В нашей модели реальности что-либо более горячее существовать не сможет. Может быть, реальность станет другой?
Зима уже закончилась, но в памяти все равно свежи воспоминания о морозе и холоде. При минусе перехватывает дыхание, губы начинают трескаться, кожа пересыхает… Замерзают ноги и руки. Каждый год появляются сообщения о людях, которые решили немного передохнуть в сугробе. И никакая цивилизованность, наука, медицина, нанотехнологии не спасают от этой самой страшной жертвы зиме.
Тем ни менее, в большинстве городов России зимняя температура редко опускается ниже 30-40 градусов от нуля, тогда как это совсем не предел. Даже на нашей теплой и уютной планете есть места с довольно пугающим климатом. И самая низкая температура на Земле может впечатлить кого угодно.
Оймякон
Небольшое село в Якутии считается настоящим полюсом холода. Оно является самым холодным населенным пунктом. В нем живет около полутысячи людей, которые привыкли к местному климату и считают его вполне достойной расплатой за жизнь в родном краю.
А климат тут и правда более, чем суровый. Село мало того, что расположено далеко на севере, оно ещё и довольно высоко относительно уровня моря и удалено от океанов. А из-за того, что оно лежит в низине, зимой сюда стекается морозный воздух. Сумма этих факторов дает впечатляюще низкие среднегодовые температуры, а абсолютный минимум составил -64,3 градуса по Кельвину. Не очень уютно, но люди приспособились и к этому.
Станция «Восток»
Как бы это ни было парадоксально, но ниже всего температура на Южном полюсе. Разумеется, «южный» в этом случае означает «расположенный внизу карты», а не «на теплом и приятном юге». Самый холодный континент промерз насквозь, только летом в нем оттаивает небольшой поверхностный слой почвы, позволяя выживать ограниченному количеству флоры и фауны.
Погожий летний денек
Люди там не живут, за исключением особо экстримальных ученых, занимающихся исследованием этого неприветливого края. Там есть станции многих стран, в том числе и России. И именно обитатели российского «Востока» зафиксировали температуру, которая долгое время считалась минимальной - -89,2 градуса. Произошло это историческое событие 21 июня 1983 года. И почти двадцать лет этот рекорд казался абсолютным.
Купол Фудзи
Антарктида – континент крайне неприветливый, но там есть и вовсе впечатляющие места, к примеру, Купол Фудзи, он же Гора валькирий. Эта возвышенность расположена на Земле Королевы Мод, одной из самых холодных областей. В дополнение к тому, он расположен на высоте 3600 метров над уровнем моря, что делает климат ещё более суровым. Кстати, Купол Фудзи – одна из самых высоких точек континента, что способствует получению уникальных погодных условий.
Непогожий денек
Именно на этой области и был зафиксирован существующий на данный момент температурный минимум – 91,2 градуса. Интересно не только то, что это минимальная температура, но и первая зафиксированная, перешагнувшая рубеж в 90 градусов ниже нуля.
Отличается и метод обнаружения этой температуры. Дело в том, что чаще всего температуру измеряют обычным спиртовым или электронным градусником. Полученный результат показывает температуру приземного слоя воздуха. Но новый температурный рекорд измерялся не привычным способом, а со спутника. Таким образом, была измерена температура поверхности земли, и поэтому многие ставят под сомнение правомочность этого рекорда.
Где-то над Швецией
Если же говорить не о приземной температуре, а обо всей планете, включая атмосферу, то самая низкая температура будет значительно отличаться от уже упомянутых значений.
Так в атмосфере Земли на высоте в 85 километров над Швецией в 1963 году был зафиксирован температурный минимум, не имеющий аналогов -143 градуса ниже нуля по Цельсию.
С другой стороны если продолжать подниматься, то температура будет уменьшаться, пока не достигнет -270 градусов, характерных для открытого космоса. Правда, планетой это уже считаться не будет.
Где-то в лаборатории
В 2001 году Нобелевская премия по физике была дана группе ученых, которые смогли разработать теоретические основы охлаждения вещества до сверхнизких температур и проверить их на практике. Для этого газ охлаждают в магнитной ловушке, где он не может соприкасаться со стенками и нагреваться от них.
Позже на основании этой методики была получена самая низкая на планете и во всей Вселенной температура – 0,0000000001 по Кельвину, что на один пикокельвин выше абсолютного нуля.
Вряд ли использовался именно этот термометр, но результат был бы похожим
В открытом космосе и то выше, ведь его пространство нагревается за счет радиационного фона, оставшегося после Большого Взрыва. Сейчас средняя температура в межзвездном пространстве составляет около 3 градусов по Кельвину. Постепенно Вселенная остывает, но очень медленно, примерно на 1 градус за 3 миллиарда лет.
Поэтому пока что самая низкая температура зафиксирована именно на Земле, конечно же, если на других планетах нет других цивилизаций со своими учеными, стремящимися узнать тайны материи и энергии.
Для России характерны очень большие перепады температур. Самая низкая температура характерна для регионов Дальнего Востока. Именно здесь расположен "полюс холода", для которого низкая температура - явление совершенно естественное.
Россия занимает 1/8 часть суши. Здесь находятся самое глубокое озеро в мире, самая длинная река в Европе и самое холодное место на Земле. Погодные рекорды для Дальнего Востока не редкость. Самая низкая температура была зарегистрирована в районе реки Индигирки. Отметка по шкале Цельсия здесь достигла цифры минус 78 градусов. Этот показатель является максимальным значением.
Самые холодные населенные пункты Российской Федерации - это Оймякон и Верхоянск. Расположенный на реке Яне в Якутии город Верхоянск, относительно небольшой. В нем проживает лишь тысяча человек. 15 января 1885 года самая низкая температура воздуха здесь достигла отметки -67 градусов. Жуткий холод и морозную зиму здесь пережить непросто. Замерзают животные и птицы. Страдают также и жители. Люди вынуждены топить печки и запасать большое количество дров. Лето в Верхоянске короткое, но временами бывает очень жарко. Максимальная температура достигает +37 градусов. Именно поэтому, России принадлежит еще один рекорд - самой большой разницы температур в пределах одной страны.
В 1964 году статус полюса холода был присвоен селению Оймякон, расположенному в Якутии. В тот год самая низкая температура достигла отметки -71 градус Цельсия. В такие зимы жители северных городов Дальнего Востока практически не выходят из дома. Низкая температура для этого региона вполне обычна. Вопреки всем трудностям, которые переживают в такой лютый мороз люди, никто не представляет своей жизни без снега и зимних забав. До сих пор здесь популярны катания на тройке и санях.
21 июля 1983 года рекордная температура была зарегистрирована на антрактической советской научной станции "Восток". В тот год термометр показал -89 градусов. Это самая низкая температура когда-либо зафиксированная на Земле. Относительно самой низкой температуры в европейской части России, рекордное значение принадлежит селу Усть-Щугер. В 1978 году температура воздуха опустилась здесь до отметки -58 градусов по шкале Цельсия.
Несмотря на то, что в России находятся самые холодные места планеты, летом здесь весьма жарко. Так, абсолютный максимум температуры, достигнутый в Калмыкии был равен +45 градусов. Колебания крайних значений температур - еще одна особенность погодных условий России. Это разница достигает около 60 градусов и является рекордной. Бесспорно, температура в разных регионах и областях страны отличается и зависит от многих факторов. Прежде всего, их географического расположения.
Люди, которые привыкли жить в экстремальных условиях, уже не часто смотрят на термометр. В городах Верхоянск и Оймякон зима с отметкой в -50 градусов - дело обычное. Самая низкая температура заставляет жителей принимать вызов природы и вопреки всему противостоять суровой стихии.
Это поразительно, но самая высокая температура во Вселенной в 10 триллионов градусов по Цельсию была получена искусственным путем на Земле. Абсолютный рекорд температуры был установлен 7 ноября 2010 года в Швейцарии при эксперименте на Большом адронном коллайдере — БАК (самом мощном в мире ускорителе элементарных частиц).
В рамках эксперимента на БАК ученые поставили задачу — получить кварк-глюонную плазму, которая заполняла Вселенную в первые мгновения ее возникновения после Большого взрыва. С этой целью на скорости, близкой к скорости света, ученые столкнули пучки ионов свинца, обладающие колоссальной энергией. При столкновении тяжелых ионов начали возникать «мини-большие взрывы» — плотные огненные сферы, имевшие столь чудовищную температуру. При таких температурах и энергиях ядра атомов буквально плавятся и образуют «бульон» из составляющих их кварков и глюонов. В результате в лабораторных условиях и была получена кварк-глюонная плазма с самой высокой температурой с момента возникновения Вселенной.
До этого ни в одном эксперименте ученым еще не удавалось получить столь немыслимо высокой температуры. Для сравнения: температура распада протонов и нейтронов составляет 2 триллиона градусов по Цельсию, температура нейтронной звезды, которая формируется сразу после взрыва сверхновой, составляет 100 миллиардов градусов.
Выше температуры звезд
Согласно
спектральной классификации Моргана-Кинана все звезды делятся на следующие классы по светимости, размеру и температуре:
О — голубые гиганты — 30000-60000 гр. Кельвина (Вега)
В — бело-голубые гиганты 10000-30000 гр. Кельвина (Сириус)
А — белые гиганты 7500-10000 гр. Кельвина (Альтаир)
F — желто-белые звезды 6000-7500 гр. Кельвина (Капелла)
G — желтые карлики 5000-6000 гр. Кельвина (Солнце)
К — оранжевые звезды 3500-5000 гр. Кельвина (не знаю примера)
М — красные гиганты 2000-3500 гр. Кельвина (Антарес)
Наше родное Солнце относится к желтым карликам и имеет температуру ядра в 50 миллионов градусов. Таким образом, температура полученной кварк-глюонной плазмы в 200 тысяч раз превысила температуру ядра Солнца. В тоже время в окружающем космосе обычно царит первозданный холод, так как средняя температура Вселенной только на 0,7 градуса выше абсолютного нуля.
Но почему при столкновении ионов свинца получаются такие высокие температуры?
Все дело в заряде частиц. Чем он больше, тем больше энергия, до которой частица разгоняется в поле коллайдера. Кроме того, ион сам по себе довольно крупный объект. Поэтому при столкновении таких частиц, да еще разогнанных до огромных энергий, и рождается вещество с фантастической температурой.
Кстати, они (ионы) никакой опасности не представляют, так как количество сверх-разогретого вещества очень мизерное, меньше, чем атом.
Прежний рекорд- 4 триллиона градусов, установленный в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), продержался всего пару месяцев. Для этого в коллайдере сталкивали ионы золота. Но уже тогда многие ученые предсказывали, что БАК превзойдет этот рекорд, ведь ионы свинца значительно тяжелее ионов золота.
Полученная учеными рекордная температура в 10 триллионов градусов по Цельсию держалась только несколько миллисекунд, но за это время было получено столько интересных данных, что на их анализ пришлось потратить несколько лет. Проводилось множество измерений и полученные данные многократно уточнялись и перепроверялись. После того как появилась уверенность, что кварк-глюонная плазма была получена, различные показатели пересчитали в давление и рекордную температуру.
В течение считанных микросекунд после Большого Взрыва Вселенная состояла из аналогичной кварк-глюонной плазмы, которая представляет собой не ионизированный газ, а скорее жидкость, лишенную вязкости и текущую почти без трения. В дальнейшем (по мере остывания) кварки объединяются в нейтроны и протоны, а уже из них возникают ядра атомов.
Что дальше?
Физики уверены, что при помощи БАК им удалось поймать мгновение перед тем, как плазма конденсировалась в адроны и мгновение до того, как было создано неравновесное состояние между материей и антиматерией (в другом случае наша Вселенная была бы наполнена лишь чистой энергией). Таким образом, проводимые исследования позволяют лучше понять процессы, которые происходили на ранних стадиях развития космоса. В конечном итоге ученые надеются еще больше приблизиться к пониманию того, как и почему из массы однородного кварк-глюонного «супа» возникла существующая материя
Возникновение такого особого состояния вещества, как кварк-глюонная плазма, является ключевым предсказанием квантовой хромодинамики. Согласно ей, по мере того, как ученым удастся воссоздавать условия все более ранних моментов эволюции нашей Вселенной, они увидят как, так называемое сильное взаимодействие, удерживающее нейтроны и протоны внутри атомного ядра, сойдет на нет.
Теперь с помощью установленного на БАКе детектора ALICE массой в 10 тысяч тонн, ученые смогут изучать условия, существовавшие во Вселенной всего через миллисекунду после давшего ей начало Большого взрыва.
Трудно даже предположить, какие еще открытия ожидают человечество впереди.