宇宙空間の温度は？

質問

太陽から地球までの距離と同じくらい離れている宇宙空間の大きな断熱材の板の陽の当る面と陰の部分は何度の温度になるのでしょうか？
陰の部分は絶対零度、陽の当る面はそれより高いだろうけど、真空で気圧がないのでやはり相当冷たいと想像するのですが。つまり大地という保温材が無い所での太陽の熱の効果はどうかということです。

回答No.5

noname#195146 · ベストアンサー

仮に恒星が全くない宇宙だったとしても、宇宙誕生のときは超高温でしたので、その名残としての温度が3K（絶対温度3度）で、これが宇宙背景放射と呼ばれます。ビッグバン宇宙説の有力な証拠です。

　しかし、それはご質問とは関係ないようです。セ氏で言えばマイナス270度という低温ですから。

　仮に太陽を分厚くて、高温でも溶けない断熱材で丸く覆い、それが地球の軌道すれすれまであるとしましょうか。地球は永遠に凍り付くかどうか。

　太陽を断熱材で覆った当初は、地球は凍り付くでしょう。しかし、だんだん地球は暖かくなり、星明りだけの暗闇でしょうけど、今の程度の温度になります。

　断熱材といっても、永遠に熱を通さないということはできないのです。非常に長時間熱し続ければ、やはり熱くなります。

　ここでちょっと寄り道をして、真空の温度を仮に定義しておきましょう。温度は分子や原子の振動や飛びまわる速さですので、真空ではそういう温度はありません。そこで、ある温度にした固体を真空中に置いたとして、その固体の温度が上がりも下がりもしないなら、それが真空中のそこでの温度だとしておきましょう。

　太陽と地球との間は真空です。熱の伝わり方としては、放射熱という赤外線などでの伝わり方になります（紫外線からγ線でも、結局は熱に変わり得ます）。

　太陽を分厚い断熱材で覆っても、充分に時間が経てば、結局は断熱材が高温になり、地球まで熱が運ばれます。エネルギーが届くと言ってもいいでしょう。それは断熱材のない真空のときと、少しも変わらないのです。

　しかし、違う点もあります。それは熱エネルギーの伝わる速さです。真空の場合だと光速度で届きます。赤外線だろうとγ線だろうと、電磁波なので同じ光速度です。

　もし分厚い断熱材で太陽が覆われているとすると、放射熱ではなく伝熱という伝わり方になります。金属棒の端を熱すると、反対側の端もいずれは熱くなります。固体の原子が熱で振動が激しくなると、それが隣の原子を振動させて、それが次々に隣へ隣へと伝わるわけですね。

　断熱材でも同じです。ただ、金属より熱の伝わり方がずっと遅いのです。断熱材とは熱の伝わり方を極力遅くするものなんですね。物質の性質として、熱を全く通さないということは不可能なんですが、ゆっくり伝わるようにすることはできます。

　これは川の流れと似ています。同じ流量でも、川が浅く狭ければ流れが速く、深く広ければゆっくり流れます。

　でも、結局は水だろうが熱だろうが、全部流れていきます。だから、太陽を断熱材で覆っても、地球は暖まります。

　ここでまた寄り道をして、地球を考えてみます。温室効果ガスのせいで地球の平均気温が上がってしまうのは困るということが、よく言われます。その通りなんですが、温室効果が全くなかったとしたら、それも困るのです。もし温室効果がゼロだとして計算すると、地球の平均気温はセ氏マイナス18度になります。

　実際には、地球はもっと暖かいです。適度な温室効果があるからです。これは、太陽から受けた放射を、太陽の反対側に放射熱として排熱するまでに、タイムラグがあるということです。そのため、熱が溜まって温度が上がるということです。

　太陽から受けた熱が100だとすると、地球の温度が一定であるためには100の熱を放出しなければなりません。100受けて80しか出さないなら、温度は差し引き20の分だけ上がってしまいます。ただ、いったん貯めた分があるということですね。川なら、途中がため池になっているようなものです。

　これは、地球が断熱材として働いているということでもあります。太陽を断熱材で覆ったときも、結局は真空の場合と同じだけの熱を通すのですが、断熱材の部分には熱がいったん溜まります。だから、断熱材があるならば、断熱材の部分は真空の場合よりも温度は高くなります。

　断熱材の外側にいれば、温度としては同じことだけど、途中の断熱材ところで、真空の場合とは違った状況になるというわけです。

お礼

回答ありがとうございました。

回答No.7

reflector

地上において、日の当る所は温度が上昇し、夜間に温度が下がることと同じです。
宇宙空間、地上でも原理は同じ。

恒星から発しられるエネルギーがエーテルを介してエネルギーが伝わる。
一方、恒星からエネルギーがゼロならば、エーテルをエネルギーが通らないから温度が下がる。

お礼

回答ありがとうございました。

回答No.6

uen_sap

絶対0度にはなりません。
恒星は太陽ばかりではありません。

また、最新の宇宙論では、真空のエネルギーなる説があり、真空中にエネルギーがある＝質量がある＝温度がある。

お礼

回答ありがとうございました。

回答No.4

foomufoomu

実際の温度は、No.2の回答の通りですが、

>真空で気圧がないので相当冷たいと想像するのですが
真空というのは、魔法瓶と同じで、熱が出入りしにくい状態です。対流や伝導による熱の出入りがなくて、放射熱があるだけです。
この場合、太陽光が当たっていない面は、宇宙に散らばる星やガスからの放射があってこれが、前の解答にある３ケルビン（絶対温度３度）。
太陽光が当たる面は、最高、太陽表面と同じ温度になるのですが、そのまえに、その物体が高温になって熱線をたくさん放射するようになるので、それと、太陽から受け取る放射熱とが釣り合う状態の温度になります。

お礼

回答ありがとうございました。

回答No.3

LEVELUP100

宇宙背景放射関係の話なら３ケルビン。

＞宇宙マイクロ波背景放射
＞http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83%AD%E6%B3%A2%E8%83%8C%E6%99%AF%E6%94%BE%E5%B0%84

　地球の周辺付近での温度の話であれば、

　月面の表面温度の例。

＞月
＞http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%88

　地球の周りをまわっている衛星で太陽に近いという意味で。

＞http://www.moonsystem.to/detail/explore.htm

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%88

お礼

回答ありがとうございました。

回答No.2

lv4u

国際宇宙ステーションの表面温度は、太陽に向かうかそうでないかにより、１２０度からマイナス１５０度まで変化するそうです。
基本的には、板の陰になる部分が絶対零度になると思えますが、表は高温になりますので、その板の熱伝導があるので、そうはなりませんね。
完璧に熱伝導が遮断できれば、絶対零度になる可能性があると思えます。

温度とは、その物体に流入する熱と逃げていく熱とが平衡するときの赤外線領域の電磁波周波数と密度で決まるものと思っています。

お礼

回答ありがとうございました。

回答No.1

ORUKA1951

＞真空で気圧がないのでやはり相当冷たいと想像するのですが。
　温度は気体の存在や圧力とは関係ありません。
　温度と「熱い(熱を持っている)」「冷たい(熱を奪う)」は別ですよ。

(例)
　０℃の水と、０℃の氷は氷のほうが冷たく大量の熱を奪います。
　やかんの口から出ている水蒸気(透明な部分)も白煙(水滴)の部分も温度は100℃ですが、水蒸気の部分に指を突っ込めば火傷しますが白煙部分はそんなことはない。

　太陽のすぐ近くの宇宙は、数万度にもなるほど太陽表面よりはるかに高温ですが、太陽光を遮れば肉も焼けないでしょう。

　温度と熱をきちんと区別しましょう。

お礼

回答ありがとうございました。