Холод космоса не так уж далёк, как кажется
Есть ли разница между инеем, покрывающим зимой ветки деревьев, и инеем, который появляется на траве ранней весной или в первые холодные осенние ночи?
И то и другое не что иное, как лёд — твёрдая форма воды. Хотя иней, пожалуй, самая привлекательная форма воды с художественной точки зрения. Обычные, ничем не примечательные электрические провода, голые деревья или пожухлая трава, покрывшись инеем, словно по мановению волшебной палочки, в момент одеваются в прекрасный, белоснежный наряд. Руки тянутся к фотоаппарату или телефону, чтобы побыстрее запечатлеть эту красоту и поделиться ею со всем миром в соцсетях, сопроводив подписью «Зимняя сказка». Но сказки сказками, а мы приглядимся к этому атмосферному явлению внимательнее.
Иней или изморозь
Начнём с того, что кроме инея существует ещё и изморозь. Несмотря на то, что изморозь и иней выглядят одинаково, между ними есть разница. И очень существенная. Иней образуется на горизонтальных поверхностях в те ночи, когда на небе мало или совсем нет туч. А изморозь может покрывать любые объекты, что горизонтальные, что вертикальные, да и ясной звёздной ночи ей совсем не требуется. Всё потому, что в основе этих двух метеорологических явлений лежат разные процессы.
Изморозь образуется тогда, когда на землю опускается морозный туман, состоящий не из капелек воды, а из маленьких кристалликов льда. Эти уже «готовые» кристаллики намерзают на всё, что попадается им на пути. Именно изморозь мы можем наблюдать зимой во всём её великолепии на башнях, проводах или деревьях.
С инеем ситуация обстоит по-другому. Первый иней появляется, когда до настоящей зимы довольно далеко и температура окружающего воздуха ещё не опускается ниже нуля. Как же так получается, что вода в оставленном на ночь на веранде стакане не замерзает и даже не покрывается коркой льда, а на траве, листьях, автомобилях, стоящих на открытом воздухе, образуется тонкий слой инея? Неужели они каким-то образом могут охладиться ниже температуры окружающей среды?
Законы термодинамики не дают возможности холодному объекту передать тепло более тёплому. Другими словами, горячее всегда остывает, а холодное всегда нагревается. А как же холодильник, спросите вы? Законов он не нарушает, потому что на охлаждение вашего йогурта ниже комнатной температуры он затрачивает энергию и совершает работу. Так кому же отдаёт своё тепло опавший листик (или травинка), да так интенсивно, что его температура падает ниже нуля и на нём может образоваться иней? Чтобы узнать, кто же этот поглотитель тепла, нужно выйти на улицу в ясную безветренную ночь и посмотреть на звёздное небо — он там!
Коты-излучатели
Зовут такого вечно голодного до чужого тепла хищника — космос. Средняя температура космического пространства очень низкая, примерно –270оС. Это значит, что любой предмет в космосе рано или поздно остынет почти до абсолютного нуля. Космосу, правда, от этого будет в прямом смысле ни жарко, ни холодно — слишком уж он бескрайний. Но как же травинка в огороде входит в контакт с далёким и холодным космосом? Всё просто. Любые нагретые тела излучают энергию. Эта энергия, исходящая от очень сильно нагретых объектов, видна невооружённым глазом — они светятся, как наше Солнце или нагретый до белого каления металл. Не такие горячие объекты, вроде пушистых котиков, тоже испускают тепло: его можно увидеть с помощью специальных устройств — тепловизоров. Ну, или почувствовать, поднеся к усатому-полосатому руку.
Погреем космос
Любые объекты, температура которых хоть на десятую долю градуса выше абсолютного нуля (–273,15оС), излучают энергию в форме электромагнитных волн, или, по-другому, — света. У света есть «длина волны» — характеристика, определяющая его цвет: синий, зелёный, красный, если это свет видимого диапазона. У синего света длина волны короче, у красного — длиннее. У невидимого нами инфракрасного света длина волны ещё больше, чем у красного света. Но весь этот «букет» электромагнитных волн остаётся светом, со всеми присущими ему свойствами, вроде отражения, рассеяния и т. д.