Температурой в физике называют величину, которая количественно выражает степень нагретости различных тел. Учитывая, что в область изучения часто попадают не только твердые тела, но жидкости и газы, то существует более общее понятие температуры, как степень кинетической энергии частиц.

Системной единицей измерения температуры является Кельвин (сокращено К), в которой за точку отчета берется абсолютный нуль — состояние вещества с нулевой кинетической энергией частиц. В быту чаще всего используются градусы Цельсия (сокращено °С), для которых точка отчета соответствует точке замерзания воды. Один градус Цельсия равен Кельвину, и соответствует 1/100 части температурной разницы между точкой замерзания и точкой кипения воды. Абсолютный нуль равен −273,15 градусов Цельсия.

С точки зрения квантовой физики и при абсолютном нуле температуры существуют нулевые колебания, которые обусловлены квантовыми свойствами частиц и их окружающего физического вакуума.

Среднегодовая температура

Наша планета находится в зоне жизни своей звезды. Зоной жизни называется пространство достаточно удаленное от своей звезды, в котором на поверхности планеты возможно существование воды в жидкой форме. Современные метеорологи (специалисты по земному климату и погоде) чаще всего используют температурные измерения приземного воздуха с помощью ртутных или спиртовых термометров (температура замерзания ртути и спирта равна -38.9°C и -114,1°C соответственно).

По международной методике измерения должны происходить на двухметровой высоте от поверхности земли в специальной метеорологической будке, удаленной от антропогенного ландшафта. Среднегодовая температура приземного воздуха на поверхности Земли равна +14°С. В то же время в отдельных частях планеты температура приземного воздуха сильно отличается от этого значения по причине разного времени года или суток, различной географической широты, удаления от океана, высоты над средним уровнем моря и близости к вулканическим областям.

Диапазон температур Земли

Самый небольшой температурный перепад приземного воздуха наблюдается в экваториальных районах Мирового океана. Так на острове Рождества, который находится в центральной экваториальной части Тихого океана сезонные температурные перепады ограничены диапазоном 19-34 градусов Цельсия. Впрочем, считается, что самый ровный климат наблюдается в местечке Гарапан на острове Сайпан (Мариинские острова). В течение 9 лет с 1927 по 1935 г. самая низкая температура здесь была зарегистрирована 30 января 1934 г. (+19.6°С), а самая высокая - 9 сентября 1931 г. (+31,4°С), что дает перепад 11,8°С.

Континенты характеризуются значительно более высокими температурными перепадами. В долине Смерти (Калифорния) 10 июля 1913 года было зарегистрировано +56.7°C, а 13 июля 1922 года регистрировалось +57.8° C (позже это значение было оспорено). На российской станции Восток, 21 июля 1983 года, наблюдалось -89,2° C. Самый большой перепад температур зарегистрирован в российском Верхоянске — 106,7° C: от -70° C до +36.7°С. Самая низкая среднегодовая температура зарегистрирована в 1958 году на Южном полюсе (-57,8°С). Самая высокая среднегодовая температура зафиксирована в местечке Феранди (Эфиопия) в 60-х годах 20 века (+34°С).

Поверхностная температура Земли отличается ещё экстремальными значениями в связи с тем, что темная поверхность днем может прогреваться до значительно более высоких температур по сравнению с воздухом. В долине Смерти (Калифорния) 15 июля 1972 года регистрировалось +93.9°C. Вероятно такие высокие поверхностные температуры могут вызывать в условиях сильного ветра аномальные кратковременные всплески температуры воздуха (в июле 1967 году в иранском Абадане был зарегистрирован резкий рост температуры воздуха до +87.7°С).

Распределение годовых максимальных температур Земли

Поверхность нашей планеты является источником теплового электромагнитного излучения, максимум которого находится в инфракрасной области спектра (согласно закону смещения Вина).

Благодаря этому свойству околоземные спутники могут измерять температуру любой точки поверхности Земли в отличие от наземных метеостанций.

Анализ снимков спутника “Aqua“ за 2009-2013 годы позволил определить, что максимальная поверхностная температура в иранской пустыне в 2005 году достигала +70.7 °C.

Статистическое распределение годовых максимальных температур поверхности на планете показывает четыре кластера (ледники, леса, саванны/степи и пустыни).

Другой анализ спутниковых снимков за 1982-2013 годы показал, что минимальные температуры в Антарктиде могут достигать -93.2 °C.

Несмотря на то, что земная поверхность в среднем получает от Солнца в 30 тысяч раз больше энергии, чем от земных недр, геотермальная энергетика является важным элементом экономики некоторых стран (к примеру, Исландии).

Бурение рекордной Кольской скважины показало, что на глубине 12 км температура достигает +220°С.

Изотерма +20 °C в земной коре проходит на глубинах от 1500-2000 м (районы многолетней мерзлоты) до 100 м и менее (субтропики), а в тропиках выходит на поверхность. В горных районах термальные источники имеют температуру до +50…+90 °C, а в артезианских бассейнах на глубинах 2000-3000 м вода с температурой +70…+100 °C и более.

Точка, где наблюдалась минимальная температура, не является самой высокой частью ледника: её высота составляет около 3900 метров против 4093 метров у Плато А (Аргус).

Более ранний анализ снимков спутника “Aqua“ за 2004-2007 годы подтверждает, что самые холодные зимние температуры наблюдаются на хребте B, который соединяет плато А и плато F (Фуджи).

В районах активного вулканизма термальные источники проявляются в виде гейзеров и струй пара, выносящих на поверхность пароводяные смеси и пары с глубин 500-1000 м, где вода находится в перегретом состоянии (+150…+200 °C). В подводных гидротермальных источниках (“черных курильщиках”) наблюдаются температуры до +400 °C. В вулканах температура лавы может повышаться до +1500°C.

На основе лабораторных экспериментов, данных сейсмологии и теоретических расчетов считается, что в недрах планеты температуры могут превышать 7 тысяч градусов. Несколько вариантов теоретической температуры глубинных слоев планеты.

Если бы наша планета не обладала атмосферой, то согласно закону Стефана-Больцмана её средняя температура равнялась бы не +14 °C, а -18 °С. Различие объясняется тем, что земная атмосфера поглощает часть теплового излучения поверхности (парниковый эффект). Это во многом объясняет, почему с ростом высоты над поверхностью планеты падает не только давление, но и температура.

Температурный максимум в стратосфере (на высоте примерно 50 км) объясняется взаимодействием озонового слоя с ультрафиолетовым излучением Солнца. Температурный пик в экзосфере (ионосфере) связан с ионизацией молекул внешних разреженных слоев атмосферы под действием солнечного излучения. Суточные колебания в этом слое могут достигать нескольких сотен градусов. В экзосфере происходит улетучивание земной атмосферы в космос.

Температурные колебания у других планет Солнечной системы

Хорошим примером температурных колебаний в случае, если бы у Земли не было атмосферы, является . По наблюдениям спутника LRO температура поверхности нашего спутника изменяется от +140°C в небольших экваториальных кратерах до -245 °C на дне полярного кратера Hermite (Эрмита). Последнее значение даже меньше, чем измеренная температура поверхности Плутона -245 °C или любого другого небесного тела Солнечной Системы, для которого были проведены температурные измерения. Тем самым температурные колебания на Луне достигают 385 градусов. По этому показателю Луна занимает второе место в Солнечной Системе после .

Измерения приборов, оставленных экипажами миссий Аполон-15 и Аполон-17, показали, что на глубине 35 см, температуры в среднем на 40-45 градусов теплее, чем на поверхности. На глубине 80 см сезонные колебания температуры исчезают, и постоянная температура близка к -35 °С. Оценивается, что температура ядра Луны равна 1600–1700 K. Куда более высокие температуры могут появляться во время падения астероидов.

Так в древних земных кратерах обнаружены фианиты, для образования которых из циркона требуются температуры, превышающие 2640 Кельвинов. Достижение таких температур невозможно при земном вулканизме.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Рекордно низкая температура за все время наблюдений на Земле была зафиксирована в Антарктиде на российской станции Восток 21 июля 1983 г. Температура -89,2 °С была измерена полярниками и занесена в журнал наблюдений. Этот рекорд долгое время не был побит. В декабре 2013 г., 30 лет спустя, американские ученые доложили об открытии области в Антарктиде, где температура часто устанавливается ниже рекордной. По их данным в этой области температура может достигать экстремальных значений до -93,2 °С.

По новейшим данным NASA область с самой низкой температурой находится высоко в горах Антарктиды между вершинами Аргус и Фуджи восточного антарктического плато. Исследования и измерения проводились с помощью спутника Landset 8.

Предположение о том, что в Антарктиде существуют области с температурой ниже зафиксированного минимума, возникло у американских исследователей после того, как при тщательном близком рассмотрении восточного плато были обнаружены разломы в снежных дюнах. На первом этапе исследований измерения проводились со спутников с помощью спектрорадиометра MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) и высокочувствительного радиометра AVHRR (the Advanced Very High Resolution Radiometer). Экстремально низкие температуры были зафиксированы на хребте длиной 620 миль между вершинами Аргус и Фуджи, еще более низкая температура - карманах хребта. Затем измерения продолжил более чувствительный инфракрасный радиометр TIRS (Thermal Infrared Sensor), установленный на борту нового спутника Landset 8. С помощью него и были проведены измерения самой низкой на Земле температуры.

[Изображение с сайта NASA]

Ученые попытались не только зафиксировать низкую температуру, но и объяснить ее происхождение. Было замечено, что температура интенсивно падает в условиях чистого неба, когда земля отдает тепло в космос. Это создает на вершинах слой супер охлажденного воздуха над поверхностью из снега и льда. Этот слой более плотный и тяжелый, поэтому может соскальзывать с вершин на плато, после чего воздух попадает в карманы хребта, как в ловушку и охлаждается еще сильнее. Фактически ученые обнаружили не точки, а целую высокогорную область в Антарктике, в которой температура часто достигает экстремально низких значений.

Следует однако заметить, что самая низкая температура на Земле -93,2 °С не внесена в книгу рекордов Гиннеса, поскольку измерения проводились бесконтактным методом со спутника Landsat 8, а не контактным термометром. (Правда, возникает вопрос, был ли достаточно точно отградуирован контактный термометр, которым измеряли температуру на базе Восток?). Тем не менее, новые данные об экстремальной температуре на Земле подтвердили наличие очень холодных зон в Антарктиде.

Немного информации о Landset 8. Исследовательский спутник Landset 8 предназначен не только для измерения температуры поверхности Земли. Он был запущен 11 февраля 2013 г. и сейчас делает за один день примерно 550 снимков поверхности Земли очень высокого разрешения. Причем USGS обрабатывает снимки, архивирует их и распространяет в сети Интернет абсолютно бесплатно. С помощью Landset 8 стало можно отслеживать любые изменения, связанные с природными явлениями и деятельностью человека. Для того, чтобы больше узнать о состоянии нашей планеты, заходите на сайт Landset 8.

Самая низкая температура в мире, которую еще называют “абсолютным нулем” – это ноль градусов по шкале Кельвина или -273.15 градусов по шкале Цельсия, или 459.67 градусов по шкале Фаренгейта. Невозможно представить, что самая низкая температура воздуха бывает больше минус 100 градусов. Несколько фактов: самая низкая температура на Луне достигает -240 градусов Цельсия, самая низкая температура у человека достигала 14.2 градуса Цельсия. Если учитывать фантастические фильмы или произведения, то можно встретить прием замораживания. Во время этого приема живое существо охлаждается так сильно, что способно просуществовать несколько тысячелетий и при этом не старея и не портясь. Но так ли это на практике?

Если смотреть с теоретической точки зрения, то такое возможно, если у вещества будет отсутствовать внутренняя энергия, другими словами движение самых мелких частиц в веществе должно быть совершенно остановлено. При охлаждении вещества эти частицы замедляются. Стоит предположить, что есть такой предел охлаждения, во время которого каждое колебание частиц может быть остановлено или другими словами заморожено.

На самом деле этот предел есть, но это лишь теоретически. Данную величину назвали “Абсолютный ноль”. Абсолютный ноль является самой низкой температурой вещества и во Вселенной. В лабораториях можно достигать любых малых величин температуры, но вот абсолютный ноль достигнут не будет, потому что эта величина противоречит всем законам физики и термодинамике в частности.

К самой низкой температуре в природе подобрались физики из США Эрик Корнелл и Карл Виман. В 1995 году во время охлаждения атомов рубидия физики смогли достигнуть температуры меньше чем 1/170 миллиардов доли градуса выше абсолютного нуля (5,9-10 – 12). Где сейчас самая низкая температура встречается на нашей Земле? В естественных условиях самую низкую температуру в мире можно встретить только в открытом космосе. Там температура достигает -270,5 по шкале Цельсия. Это обусловлено реликтовым излучением, которое пронзает нашу Вселенную. Эта температура равна примерно 2,7 по шкале Кельвина.

Где была самая низкая температура зафиксирована на Земле? Сейчас самая низкая температура зафиксирована в Антарктиде. Самая низкая температура воздуха бывает -89,2 градуса Цельсия. Этот рекорд был достигнут в 1983 году. После этого самая низкая температура на Земле не могла побить данный рекорд. Но через 30 лет в 2013 году ученые смогли установить еще один рекорд. Самая низкая температура на планете достигла отметки -93,2 градуса Цельсия. Область с самой низкой температурой в мире находится в горах Антарктиды между двумя вершинами Фуджи и Аргус. Все измерения и исследования ученые проводили с помощью спутника. Но эта самая низкая зафиксированная температура не была внесена в книгу рекордов Гиннеса. А все потому, что измерения происходили бесконтактным методом со спутника, а не контактным термометром.

О самой низкой температуре по Цельсию в городах России. Самая низкая температура в Перси была зарегистрирована в 1978 году и составила -47,1 градусов. Норильск является одним из северных городов России и самая низкая температура в Норильске может опускаться -60 градусов по Цельсию. Самая низкая температура в Сургуте достигает -40 градусов. А вот самая низкая температура в Сочи была зарегистрирована в 1899 году это -4 градуса. Самая низкая температура в Крыму достигала -36,8 градусов. Такая температура была зафиксирована в 1940 году. Самая низкая температура в Таиланде может опуститься до +20 градусов и для местных жителей это считается "лютыми морозами". Как это звучит не пародоксально, но в 1935 году в феврале месяце была зарегистрирована самая низкая температура в Африке. Температура опустилась до -23.9 градусов. Морозная Якутия, самая низкая температура которой достигала -77.8 градусов по Цельсию, считается самым холодным местом в России.

Фото: Бочкарева Болота/ РИА Новости

Начиная с воскресенья 14 января на территорию Якутии пришли сильнейшие морозы. В Оймяконе температура в воскресенье опускалась до -59 градусов по Цельсию. Власти республики отменили занятия в школах 13 районов. Синоптики ожидают в ближайшие дни дальнейшего понижения температуры, которое принес арктический антициклон. Называется уровень в - 65 градусов. Уже есть жертвы. 14 января пресс-служба СУ СК РФ по Республике Саха распространила информацию о том, что изучаются обстоятельства гибели двух мужчин, замерзших на дороге в результате поломки автомобиля.

Как правильно считать

Температурные рекорды принято фиксировать с помощью термометра. Подразумевается, что делать это необходимо в процессе наблюдения с фиксацией изменения температуры с помощью приборов. Данные, полученные каким-то другим способом, придется отнести к рекордам неофициальным.

Так, 9 декабря 2013 года на конференции Американского геофизического союза группа американских исследователей сообщила о том, что 10 августа 2010 года температура воздуха в одной из точек Антарктиды опускалась до −135,8 градусов по Фаренгейту (−93,2 градусов по Цельсию) . Данная информация была выявлена в результате анализа спутниковых данных НАСА . Но сам докладчик Тед Самбос оговорился, что данный температурный рекорд не может быть зафиксирован в качестве официального.

Оймякон или Верхоянск

Верхоянская метеостанция. Фото: В.Яковлев/РИА Новости

Республика Саха (Якутия) остается уникальным регионом для Северного полушария планеты. Ее территория, 40% которой расположено за полярным кругом, - поставщик температурных рекордов. Достаточно сказать, что разница температур самого холодного месяца - января и самого теплого - июля составляет в республике 70 - 75 градусов.

За право называться "полюсом холода" Северного полушария Земли сражаются два якутских населенных пункта – Верхоянск и Оймякон . Максимально низкая температура – минус 77,8 градуса Цельсия – была зафиксирована в 1938 году в Оймяконе. Но эти данные не получили статуса официальных. В Верхоянске в январе 1892 году температура опускалась до – 69,8 градусов. Поэтому власти республики звание самого холодного места Северного полушария отдают ему. Тем более, что в Верхоянске отмечена и самая большая амплитуда годовых температур: максимальная летняя температура здесь достигала +37 градусов (разница температур почти 107 градусов).

Абсолютный полюс холода Земли

Антарктическая станция "Восток". Фото: Г.Колосов/ РИА Новости

Звание абсолютного полюса холода Земли принадлежит антарктической российской станции "Восток", где метеонаблюдения проводятся регулярно. 21 июля 1983 г. там была зарегистрирована рекордно низкая температура: −89,2 градуса по Цельсию. Правда метеорологи обращают внимание, что станция располагается на высоте 3488 метров над уровнем моря. Если привести показатели температуры к уровню моря, то Антарктида проиграет и Верхоянску и Оймякону. Но вот по среднегодовой температуре, которая на станции равна −60,2 градусов по Цельсию, "Восток" равных не имеет .

Для тех, кто хочет погреться

Долина Смерти. США. Фото: Zuma/TASS

Если кто-то замерз от чтения такого текста – срочно к самым жарким местам планеты. 13 сентября 1922 г. в местечке Эль-Азизия, Ливия, была зафиксирована температура +58,2 градуса по Цельсию. Но на сегодняшний день этот результат не признается достаточно достоверным. Поэтому Всемирная метеорологическая организация считает рекордом температуру, зарегистрированную 10 июля 1913 года на ранчо Гринленд в долине Смерти (штат Калифорния, США) – плюс 56,7 градуса. Трудно найти название, более походящее для того, чтобы считаться самым жарким местом планеты. Опять же по неофициальным данным, в тот же день в Саудовской Аравии (место неизвестно) было зарегистрировано +58,4 градусов по Цельсию. Но неофициальные – они и есть неофициальные.

Самым теплым местом на Земле можно считать селение Даллол в Эфиопии. В течение 7 лет, с 1960 по 1966 годы, здесь фиксировалась среднегодовая температура равная +34,4 градусов по Цельсию.

А вот самое жаркое место в России - метеостанция Утта в Калмыкии . 12 июля 2010 года здесь была зарегистрирована температура +45,4 градусов по Цельсию, что является рекордом высокой температуры в истории метеонаблюдений в России.

Естественно, что практика фиксации результатов только с применением стационарных приборов не совсем корректна. Многие ученые считают, что на Земле есть места, где плюсовые температуры гораздо выше, чем существующие сейчас рекорды. Но там не ведется метеорологических наблюдений. Так, в качестве возможного самого жаркого места планеты называется пустыня Деште-Лут в центральной части Иранского нагорья на востоке Ирана. Некоторые специалисты, ссылаясь на данные спутникового наблюдения, утверждают, что температуры в этом районе достигают 70 градусов по Цельсию. Остается подтвердить это с помощью обычного термометра.

Сергей Анисимов

в 10 триллионов градусов по Цельсию была получена искусственным путем на Земле. Абсолютный рекорд был установлен в Швейцарии при эксперименте на Большом адронном коллайдере. А теперь угадайте — где во Вселенной была зафиксирована самая низкая температура? Правильно! Тоже на Земле.

В 2000 году группе финских ученых (из лаборатории низких температур в Технологическом университете Хельсинки) при изучении магнетизма и сверхпроводимости в редком металле Родий, удалось получить температуру всего на 0.0000000001 градуса выше абсолютного нуля (см. пресс-релиз). В настоящее время это самая низкая температура, полученная на Земле и Самая низкая температура во Вселенной.

Отметим, что абсолютный ноль — это предел всех температур или -273.15… градусов по Цельсию. Такую низкую температуру (-273.15 °C), просто невозможно достичь. Второй рекорд по снижению температуры был установлен в Массачусетском Технологическом Институте. В 2003 году там удалось получить сверх-холодный газ Натрия.

Получение сверхнизких температур, искусственным путем — выдающееся достижение. Исследования в этой области чрезвычайно важны для изучения эффекта сверхпроводимости, использование которого (в свою очередь) может вызвать настоящую индустриальную революцию.

Щелкните мышкой по любой синей панели ниже для получения дополнительной информации.

Оборудование для достижения рекордно низких температур

Оборудование для достижения рекордно низких температур, обеспечивает несколько последовательных стадий охлаждения. В центральной части криостата находится холодильник для достижении температуры 3 mK, и две атомные ступени охлаждения, использующие метод ядерного адиабатического размагничивания.

Первые атомная ступень охлаждается до температуры 50 μK, в то время как вторая атомная ступень с образцом Родия, позволила достичь рекордно низкой отрицательной температуры уже в пикокельвиновском диапазоне.

Самая низкая температур в природе

Самая низкая температура в природе

В природе самая низкая температура была зарегистрирована в туманности Бумеранг. Эта туманность расширяется и выбрасывает охлажденный газ со скоростью 500 000 км/ч. За счет огромной скорости выброса молекулы газа охладились до -271/-272 °С.

Для сравнения. Обычно, в открытом космосе температура не опускается ниже -273 °С.

Цифра в -271 °С — является самой низкой из официально зарегистрированных естественных температур. И это значит, что туманность Бумеранг холоднее даже реликтового излучения от Большого Взрыва.

Туманность Бумеранг находится относительно недалеко от Земли на расстоянии всего лишь в 5000 световых лет. В центре туманности находится умирающая звезда, которая когда-то, как и наше Солнце была желтым карликом. Затем она превратилась в красный гигант, взорвалась и закончила жизнь в виде белого карлика с гиперхолодной протопланетарной туманностью вокруг себя.

Туманность Бумеранг была детально сфотографирована космическим телескопом Хаббл в 1998 году. В 1995 году, используя 15-метровый субмиллиметровый телескоп ESO в Чили, астрономы выяснили, что именно она является самым холодным местом во Вселенной.

Самая низкая температур на Земле

Самая низкая температура на Земле

Самая низкая естественная температура на Земле, -89,2 °С, была зафиксирована в 1983 в Антарктиде на Станция Восток. Это официально зарегистрированный рекорд.

Недавно ученые сделали новые замеры со спутника в районе японской станции Купол Фудзи. Получена новая рекордная цифра самой низкой температуры на поверхности Земли -91,2 °С. Однако этот рекорд сейчас оспаривается.

В тоже время поселок Оймякон в Якутии сохраняет за собой право считаться полюсом холода на нашей планете. В Оймяконе в 1938 году была зарегистрирована температура воздуха в -77,8 °С. И хотя на станции Восток в Антарктиде зафиксирована значительно более низкая температура (-89,2 °С), это достижение не может считаться рекордно низким, так как станция Восток находится на высоте 3488 метров над уровнем моря.

Для сопоставления результатов различных метеорологических наблюдений их необходимо приводить к уровню моря. Известно, что повышение над уровнем моря значительно понижает температуру. В этом случае самая низкая температура воздуха зарегистрированная на Земле оказывается в уже Оймяконе.

Самая низкая температура в Солнечной системе

Самая низкая температура в Солнечной системе, -235 °С на поверхности Тритона (спутник Нептуна).

Это настолько низкая температура, что охлажденный азот, вероятно, оседает на поверхности Тритона в виде снега или инея. Таким образом, Тритон, является самым холодным местом в Солнечной системе.

© Копировать пост можно лишь при наличии прямой индексируемой ссылки на сайт