Самая низкая температура, зарегистрированная на Земле - Lowest temperature recorded on Earth

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

Самая низкая естественная температура, когда-либо зарегистрированная в уровень земли на Земле составляет -89,2 ° C (-128,6 ° F; 184,0 K) в советских Станция Восток в Антарктида 21 июля 1983 г. по наземным измерениям.[1]

10 августа 2010 г. спутниковые наблюдения показали температуру поверхности -93,2 ° C (-135,8 ° F; 180,0 K) в 81 ° 48' ю.ш. 59 ° 18'E / 81,8 ° ю. Ш. 59,3 ° в. / -81.8; 59.3, вдоль гребня между Куполом Аргус и Купол Фудзи на высоте 3900 м (12 800 футов).[2] Результат был доложен на 46-м ежегодном собрании Американский геофизический союз в Сан-Франциско в декабре 2013 г .; это предварительная цифра и может быть пересмотрена.[3] Это значение не указано как рекордно низкая температура, поскольку оно было измерено дистанционное зондирование со спутника, а не с земли термометры, в отличие от рекорда 1983 года.[4] Объявленная температура отражает температуру поверхности льда, в то время как показания «Востока» измеряли воздух над льдом, поэтому эти два значения нельзя напрямую сравнивать. Более свежие работы[5] показывает множество мест в высокогорьях Антарктики, где 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).

Историческое развитие

21 января 1838 г. в доме русского купца Неверова была сделана запись. Якутск, от -60 ° C (-76 ° F, 213 К).[6] 15 января 1885 г. Х. Уайлд сообщил, что температура -68 ° C (-90 ° F; 205 K) была отмечена в Верхоянск.[6] Более поздние измерения в том же месте в феврале 1892 года показали -69,8 ° C (-93,6 ° F; 203,3 K). Позже советские исследователи объявили о записи -67,7 ° C (-89,9 ° F; 205,5 K) в феврале 1933 г. Оймякон, примерно в 650 км (400 миль) к юго-востоку от Верхоянска; об этом измерении сообщалось в советских текстах до 1940-х годов как о рекордно низком уровне, при этом предыдущие измерения в Верхоянске задним числом корректировались до -67,6 ° C (-89,7 ° F; 205,6 K).[7]

Следующее надежное измерение было сделано в сезоне 1957 г. Южнополярная станция Амундсен – Скотт в Антарктида, давая -73,6 ° C (-100,5 ° F; 199,6 K) 11 мая и -74,5 ° C (-102,1 ° F, 198,7 K) 17 сентября.[6] Последующее измерение -88,3 ° C (-126,9 ° F; 184,8 K) 24 августа 1960 года удерживало рекорд до тех пор, пока температура в -89,2 ° C (-128,6 ° F; 184,0 K) не была измерена в Советском Союзе. Станция Восток, на Антарктическое плато 21 июля 1983 г.[8] Это остается рекордом для непосредственно записанной температуры.

Лабораторное охлаждение

Дальнейшая информация: Абсолютный ноль § История

Ранние эксперименты

В 1904 г. голландский ученый Хайке Камерлинг-Оннес создали специальную лабораторию в Лейден с целью производства жидкий гелий. В 1908 году ему удалось снизить температуру до менее -269 ° C (-452,2 F, 4 K), что менее чем на четыре градуса выше. абсолютный ноль. Только в этом исключительно холодном состоянии гелий будет разжижаться, температура кипения гелия составляет -268,94 ° C (-452,092 F). Камерлинг-Оннес получил Нобелевская премия за его достижение.[9]

Метод Оннеса основывался на сбросе давления в исследуемых газах, заставляя их охлаждаться за счет адиабатическое охлаждение.[нужна цитата ] Это следует из первого закона термодинамики;

куда U = внутренняя энергия, Q = высокая температура добавлен в систему, W = работай сделано системой.

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

Теперь, когда внутренняя энергия уменьшилась, уменьшилась и температура.[нужна цитата ]

Современные эксперименты

По состоянию на ноябрь 2000 г. ядерное вращение температуры ниже 100 пК были зарегистрированы для эксперимента на Хельсинкский технологический университет Лаборатория низких температур. Однако это была температура одного конкретного типа движения - квантовое свойство, называемое ядерным спином, - а не общая средняя термодинамическая температура для всех возможных степеней свободы.[10] При таких низких температурах концепция "температура "становится многогранным, поскольку нельзя предполагать, что движение молекул усредняется по степеням свободы.[нужна цитата ] 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 pK, или 1,0 × 10−10 К. в 1999 г.[11]

Современный аппарат для достижения низких температур состоит из двух ступеней. Первый использует холодильник с разбавлением гелия чтобы достичь температуры в милликельвинах, на следующем этапе используется адиабатическая ядерная размагниченность чтобы добраться до пикокельвинов.[11]

Чрезвычайно низкие температуры полезны для наблюдения за квантово-механический фазы материи, такие как сверхтекучие жидкости и Конденсаты Бозе – Эйнштейна, который будет нарушен тепловым движением.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Тернер, Дж .; Anderson, P .; Лахлан-Коуп, Т .; Colwell, S .; Филлипс; Kirchgaessner, A. L .; Marshall, G.J .; King, J.C .; Bracegirdle, T .; Vaughan, D.G .; Лагун, В .; Орр, А. (2009). «Рекордно низкая температура приземного воздуха на станции Восток, Антарктида» (PDF). Журнал геофизических исследований. 114 (D24): D24102. Bibcode:2009JGRD..11424102T. Дои:10.1029 / 2009JD012104.
  2. ^ «Спутник NASA-USGS Landsat 8 обнаружил самые холодные точки на Земле». НАСА. 9 декабря 2013 г.. Получено 10 декабря 2013.
  3. ^ «Самое холодное место на Земле, определенное спутником». BBC. 9 декабря 2013 г.. Получено 10 декабря 2013.
  4. ^ "Мировой рекорд холода в Антарктиде?". usatoday. 9 декабря 2013 г.. Получено 10 декабря 2013.
  5. ^ Scambos, T. A .; Кэмпбелл, Г. Г .; Папа, А .; Харран, Т .; Муто, А .; Lazzara, M .; Reijmer, C.H .; Ван ден Брук, М. Р. (2018). «Сверхнизкие температуры поверхности в Восточной Антарктиде по данным спутниковой тепловой инфракрасной карты: самые холодные места на Земле». Письма о геофизических исследованиях. 45 (12): 6124–6133. Bibcode:2018GeoRL..45.6124S. Дои:10.1029 / 2018GL078133. HDL:1874/367883.
  6. ^ а б c Нина Степанова (30 января 1958 г.). «О самых низких температурах на Земле» (PDF). NOAA. Получено 10 декабря 2013.
  7. ^ «Самое холодное место на земле». Полярный рекорд. 6 (46): 821–822. 2009. Дои:10.1017 / S0032247400048592.
  8. ^ «Мир: самая низкая температура». Всемирная метеорологическая организация. Архивировано из оригинал 16 июня 2010 г.. Получено 10 декабря 2013.
  9. ^ "Нобелевская премия по физике 1913 г.".
  10. ^ Экспериментальные методы и результаты подробно представлены в D.Sc. Тауно А. Кнууттила. диссертация, доступ к которой можно получить из Аалтодок. Пресс-релиз университета о его достижении Вот
  11. ^ а б «Мировой рекорд по низким температурам». В архиве из оригинала 18 июня 2009 г.. Получено 13 февраля 2019.

внешняя ссылка