Самая низкая температура, зарегистрированная на Земле

редактировать

Аэрофотоснимок станции Восток, самого холодного места на Земле, наблюдаемого напрямую. Расположение станции Восток в Антарктиде

Самая низкая естественная температура, когда-либо зафиксированная непосредственно на уровне земли на Земле, составляет -89,2 ° C (-128,6 ° F; 184,0 K) на советской станции Восток в Антарктиде 21 июля 1983 года по данным наземных измерений.

10 августа 2010 г. спутниковые наблюдения показали температуру поверхности -93,2 ° C (-135,8 ° F; 180,0 K) на 81,8 ° ю.ш. 59,3 ° в.д., вдоль хребта между куполом Аргус и куполом Фудзи, на высоте 3900 м (12800 футов). высота. Результат был доложен на 46-м ежегодном собрании Американского геофизического союза в Сан-Франциско в декабре 2013 года; это предварительная цифра и может быть пересмотрена. Это значение не указано как рекордно низкая температура, поскольку оно было измерено дистанционным зондированием со спутника, а не наземными термометрами, в отличие от записи 1983 года. Объявленная температура отражает температуру поверхности льда, в то время как показания «Востока» измеряли воздух над льдом, поэтому эти два значения нельзя напрямую сравнивать. Более поздние исследования показывают, что во многих местах в высоких районах Антарктики температура поверхности падает примерно до -98 ° C (-144 ° F; 175 K). Из-за очень сильного температурного градиента у поверхности это означает, что температура воздуха у поверхности составляет приблизительно -94 ° C (-137 ° F; 179 K). 81 ° 48 'ю.ш. 59 ° 18' в.д. /  / -81,8; 59,3

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Историческое развитие
  • 2 Лабораторное охлаждение
    • 2.1 Ранние эксперименты
    • 2.2 Современные эксперименты
  • 3 См. Также
  • 4 ссылки
  • 5 Внешние ссылки

Историческое развитие

21 января 1838 года русский купец Неверов в Якутске сделал запись -60 ° C (-76 ° F; 213 K). 15 января 1885 г. Х. Уайлд сообщил, что в Верхоянске была отмечена температура -68 ° C (-90 ° F; 205 K). Более поздние измерения в том же месте в феврале 1892 года показали -69,8 ° C (-93,6 ° F; 203,3 K). Позднее советские исследователи объявили о записи -67,7 ° C (-89,9 ° F; 205,5 K) в феврале 1933 года в Оймяконе, примерно в 650 км (400 миль) к юго-востоку от Верхоянска; Советские тексты сообщали об этом измерении до 1940-х годов как о рекордно низком уровне, при этом предыдущее измерение в Верхоянске задним числом было скорректировано до -67,6 ° C (-89,7 ° F; 205,6 K).

Следующее надежное измерение было сделано в течение сезона 1957 года на Южнополярной станции Амундсена – Скотта в Антарктиде, и оно показало -73,6 ° C (-100,5 ° F; 199,6 K) 11 мая и -74,5 ° C (-102,1 ° F; 198,7 ° C). K) 17 сентября. Следующим мировым рекордом низкой температуры стало показание -88,3 ° C (-126,9 ° F; 184,8 K), измеренное на советской станции Восток в 1968 году на Антарктическом плато. «Восток» снова побил свой собственный рекорд, показав -89,2 ° C (-128,6 ° F; 184,0 K) 21 июля 1983 года. Это остается рекордом для непосредственно зарегистрированных температур.

Лабораторное охлаждение

Дополнительная информация: Абсолютный ноль § История

Ранние эксперименты

В 1904 году голландский ученый Хайке Камерлинг Оннес создал специальную лабораторию в Лейдене в Нидерландах с целью получения жидкого гелия. В 1908 году ему удалось снизить температуру до менее -269 ° C (-452,2 F, 4 K), что меньше четырех градусов выше абсолютного нуля. Только в этом исключительно холодном состоянии гелий будет разжижаться, температура кипения гелия составляет -268,94 ° C (-452,092 F). Камерлинг-Оннес получил Нобелевскую премию за свои достижения.

Метод Оннеса основывался на сбросе давления в исследуемых газах, заставляя их охлаждаться за счет адиабатического охлаждения. Это следует из первого закона термодинамики;

Δ U знак равно Δ Q - Δ W {\ Displaystyle \ Delta U = \ Delta Q- \ Delta W}

где U = внутренняя энергия, Q = тепло, добавленное к системе, W = работа, выполняемая системой.

Рассмотрим газ в коробке заданного объема. Если давление в коробке выше атмосферного, то при открытии коробки наш газ будет воздействовать на окружающую атмосферу, расширяясь. Поскольку это расширение является адиабатическим, и газ сделал работу

Δ Q знак равно 0 {\ displaystyle \ Delta Q = 0}

Δ W gt; 0 {\ displaystyle \ Delta Wgt; 0}

Δ U lt; 0 {\ displaystyle \ Rightarrow \ Delta U lt;0}

Теперь, когда внутренняя энергия уменьшилась, уменьшилась и температура.

Современные эксперименты

По состоянию на ноябрь 2000 года в эксперименте, проведенном в лаборатории низких температур Технологического университета Хельсинки, сообщалось о ядерных спиновых температурах ниже 100 пК. Однако это была температура одного конкретного типа движения - квантовое свойство, называемое ядерным спином, - а не общая средняя термодинамическая температура для всех возможных степеней свободы. При таких низких температурах понятие « температура » становится многогранным, поскольку нельзя предполагать, что движение молекул усредняется по степеням свободы. Соответствующее пиковое излучение будет в радиоволнах, а не в привычном инфракрасном диапазоне, поэтому оно очень неэффективно поглощается соседними атомами, что затрудняет достижение теплового равновесия.

Лаборатория низких температур зафиксировала рекордно низкую температуру 100 пК, или 1,0 × 10 -10 К в 1999 году.

Существующий аппарат для достижения низких температур состоит из двух ступеней. На первом этапе используется холодильник с разбавлением гелия для достижения температуры в милликельвинах, затем на следующем этапе используется адиабатическое ядерное размагничивание для достижения пикокельвинов.

Чрезвычайно низкие температуры полезны для наблюдения квантово-механических фаз вещества, таких как сверхтекучие жидкости и конденсаты Бозе-Эйнштейна, которые могут быть разрушены тепловым движением.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

Последняя правка сделана 2024-01-06 07:26:07
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте