La temperatura es una medida de la energía cinética transferida a las partículas, en adelante, siendo el espacio vacío, la temperatura no se puede medir. Pero entonces, hay radiación cósmica de fondo. Es el calor sobrante del Big Bang, pero entonces el calor en el espacio no tiene sentido, ¿cómo esta radiación calienta el espacio-tiempo cuando técnicamente no se puede calentar? Además, ¿por qué se le llama calor cuando es aproximadamente sólo Kelvin, que está justo por encima del cero absoluto?
Quiero tomar esto en varias partes, porque hay varios problemas aquí.
Comienza hablando de una definición de temperatura basada en la energía cinética de las partículas (un resultado agradable y bastante general que se puede derivar de la ley de los gases ideales). Luego escribe "el espacio es vacío, la temperatura no se puede medir" , lo cual no es correcto ni siquiera en ese contexto porque el espacio es un muy buen vacío, pero como señaló Crazy Buddy todavía está lleno de un gas muy difuso, y la temperatura de ese El gas se puede medir. Sin embargo, resulta que la temperatura de ese gas no importa mucho.
¿Por qué nos importa la "temperatura" del espacio? Nos preocupamos porque enviamos vehículos, instrumentos y personas a ese entorno y necesitamos saber cómo funcionarán y preparar los sistemas de calefacción y/o refrigeración adecuados para ellos. En general, el movimiento del calor procede a través de tres canales llamados conducción, convección y radiación. Para un cuerpo (nave espacial o astronauta adecuado) suelto en el delgado, delgado vacío del "espacio", ni la conducción ni la convección son muy importantes (es por eso que no nos importa la temperatura de ese gas).
En cambio, como señala John , solo nos preocupamos por la transferencia de radiación, que está dominada por dos fuentes: el sol y los espacios vacíos negros entre las estrellas y las galaxias. El sol es obviamente muy caliente (flujo total alrededor de un espectro de cuerpo negro aproximado en ). Los espacios "negros" están llenos del fondo cósmico de microondas, que es una muy buena aproximación a un espectro de cuerpo negro alrededor de .
Esa última cifra es lo que la gente suele querer decir con "la temperatura del espacio".
Un cuerpo negro irradia calor según la ley de Stefan-Boltzmann , y puedes usar la radiación emitida por un cuerpo negro para determinar la temperatura.
Si coloca un cuerpo negro en el espacio, lejos de cualquier otra fuente de radiación, se calentará o se enfriará (dependiendo de su temperatura inicial) hasta que su temperatura sea de 2,7 K. A esta temperatura, la radiación que emite se equilibra exactamente con la radiación CMB que absorbe. Por eso decimos que la temperatura de la radiación CMB es de 2,7 K, es decir, está en equilibrio con un cuerpo negro a esa temperatura. De hecho, el CMB tiene casi exactamente un espectro de cuerpo negro.
Más tarde :
Aunque solo está relacionado periféricamente con la pregunta, este grupo ha logrado medir la temperatura del CMB alrededor de un cuásar distante. Debido a que estamos viendo el quásar como era hace miles de millones de años, uno esperaría que la temperatura del CMB fuera más alta y, de hecho, eso es exactamente lo que encontraron.
John y dmckee tienen muy buenas respuestas. Solo quiero agregar un poco para abordar ese último punto:
Además, ¿por qué se le llama calor cuando es aproximadamente sólo Kelvin, que está justo por encima del cero absoluto?
Este estado parece estar preguntando por qué usamos términos como "calor" para cosas que están tan frías. Bueno, "frialdad" no es más que "no estar tan caliente como alguna otra cosa". Sí, unos pocos Kelvin son "fríos" en comparación con la temperatura ambiente. Sin embargo, si un objeto tiene una temperatura superior al cero absoluto, entonces algo puede estar más frío que él. Cualquier cosa por encima del cero absoluto tiene cierta cantidad de "calor" en el sentido de que puede elevar la temperatura de algo aún más frío si se ponen en contacto.
Puede pensar en el efecto no ruh ... imagine un universo imaginario donde pueda construir globalmente un marco inercial ... según no ruh, la temperatura medida del vacío (solo piense en las fluctuaciones teóricas del campo; ignore cualquier contenido físico como gas en él) cuando se ve desde un marco no inercial es proporcional a su aceleración/ por lo tanto, desde un marco inercial es cero absoluto... el hecho de que la teoría general no permita un marco inercial global genera una pregunta sobre cuál es la aproximación correcta (a inercial o uniformemente acelerando no marco inercial: ambos son aproximadamente debido a GTR) para ver en diferentes contextos ... para el agujero negro podemos hacer integral de ruta (cálculo de función de partición) y está relacionado con la radiación de Hawking-Unruh, etc.
Maní Loco de Waffle
martí