¿Es posible orbitar alrededor del Sol dentro de una "zona de temperatura segura"?

Cuanto más cerca está un cuerpo del Sol, más caliente se vuelve.

¿Es posible encontrar una determinada trayectoria alrededor del Sol o de cualquier estrella, en la que la temperatura esté constantemente entre, por ejemplo, 20 y 60 grados centígrados?

Si 1) estás hablando de una órbita casi circular, 2) no es una estrella variable, y 3) te refieres a una cantidad de tiempo inferior a millones de años (las estrellas se calientan gradualmente), entonces sí.
¡La Tierra está en tal órbita! Ver zona de Ricitos de Oro .

Respuestas (2)

Si y no.

En primer lugar: el espacio no tiene temperatura.

No hay átomos que se muevan, así que nada que tenga una temperatura que medir. Sin embargo, cualquier objeto en el espacio irradiará su calor muy rápidamente. Simplemente no hay nada que impida que se vaya, ningún aislamiento, por lo que el espacio "chupa" la energía térmica de todo. Para algo que no tiene temperatura, el espacio es notablemente frío.

El mayor problema con la temperatura en el espacio no es su valor absoluto; podemos hacer que el hardware funcione de -80 a 120 grados centígrados si es necesario. El problema es la diferencia de temperatura .

Si un lado de nuestra nave espacial imaginaria se expone a la luz solar directa, comenzará a calentarse, mientras que el lado que mira hacia el espacio profundo se enfriará casi hasta el cero absoluto. Esto pondrá un diferencial de temperatura masivo en la nave espacial que, si no se controla, deformaría la estructura, paralizaría la electrónica y, en general, sería inútil.

Por lo tanto, los satélites modernos utilizan sistemas de control térmico para mantener una temperatura constante (o al menos controlada) en toda la nave.

Volviendo a tu pregunta:

Sí, es posible encontrar una órbita que (dependiendo del diseño de la nave espacial) proporcione una temperatura promedio (de toda la nave) de entre 20 y 60 grados centígrados. Sin embargo, la mayor parte de la nave no estaría realmente entre esos límites a menos que se implemente algún sistema de control térmico.

En última instancia, es un acto de equilibrio entre la energía que entra y la que sale. Hazlo bien y podrás tener una temperatura agradable en cualquier lugar.

Hay muchas partículas, incluso si no hay átomos. Los fotones también tienen temperatura. El problema práctico es por lo tanto: los fotones del espacio exterior están a 3K, mientras que el sol está bastante caliente (5777K, aproximadamente). Esa es la causa raíz del desequilibrio de temperatura.
'el espacio "chupa" la energía térmica de todo.' ¿Es eso realmente cierto? Tengo entendido que el principal problema de los trajes espaciales es el enfriamiento, no el calentamiento.
@DavidRicherby mano termodinámica agitando El problema con los trajes espaciales es que tienen un calentador de ~ 100 vatios (humano) permanentemente encendido dentro de ellos. Eso y las capas de material para mantener el aire y evitar que la computadora blanda se congele hasta morir significa que tienen que implementar un sistema de control térmico (IIRC también tienen calentadores).

toma todo lo que voy a decir con cautela. Solo soy un chico que tenía la misma pregunta.

Como se dijo, no hay un medio en el espacio contra el cual medir la temperatura, sin embargo, puede medir la radiación incidente, que es un tipo de temperatura en la que muy poca y se congelará y demasiado y se horneará, y no en un Buen camino. Pero eso es solo la mitad de la historia, también debe considerar cosas como el área de la superficie, el giro (que permitiría una distribución más uniforme de la energía térmica en la superficie) y el aislamiento.

Lo que desea es encontrar una región alrededor del sol donde la energía térmica saliente a través de la radiación del cuerpo negro del objeto en cuestión se equilibre con la energía térmica entrante del sol a la temperatura dada.

Solo una advertencia, voy a estar realmente calculando los números.

Por ejemplo, un ser humano produce alrededor de 100 vatios de energía térmica en reposo. También irradia aproximadamente 1000 vatios en el vacío, suponiendo un área de superficie de 2 m ^ 2 y una temperatura corporal de 300 Kelvin (que se encuentra usando la ley de Stefan-Boltzmann. (Esta ley funciona mejor si asume que el ser humano es una esfera).) Eso significa Si estuvieras desnudo en el espacio, aparte del hecho de que tienes cosas mucho más importantes de las que preocuparte, te gustaría estar en una región del espacio donde la radiación solar incidente sea de aproximadamente 900 vatios para equilibrar lo que tu cuerpo está irradiando. más lo que está generando, por lo que hay un flujo neto cero de energía de su cuerpo. Eso te pondría en algún lugar entre las órbitas de Marte (700 vatios) y la Tierra (1400 vatios). Usted también querrá estar girando, de lo contrario, el lado que mira hacia el sol podría sobrecalentarse mientras el lado que mira hacia el otro lado se congela.

Si estuviera en un traje espacial sin regulación térmica, probablemente necesitaría estar aún más lejos ya que probablemente irradie mucho menos calor, sin embargo, podría hacer que el traje refleje casi toda la radiación haciéndolo brillante y capaz de mantener la temperatura corporal ideal incluso más cerca del sol.

Dicho esto, si estás a la sombra de algo, te congelarás por muy cerca que estés del sol. Incluso el lado nocturno de Mercurio, por ejemplo, que está muy cerca del sol, se reduce a casi el cero absoluto, ya que no hay nada que lo aísle y retenga el calor.

De nuevo, toma todo lo que digo con pinzas.

Tal vez la pregunta sea sobre la superficie de un planeta bloqueado por mareas que está constantemente frente a nuestro Sol. ¿A qué distancia del Sol tendría que estar para que la temperatura de la superficie esté entre 15°C y 30°C?