Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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

Самая низкая естественная температура, когда-либо зафиксированная непосредственно на уровне земли на Земле, составляет -89,2 ° C (-128,6 ° F; 184,0 K) на советской станции Восток в Антарктиде 21 июля 1983 года по данным наземных измерений. [1]

10 августа 2010 г. спутниковые наблюдения показали температуру поверхности -93,2 ° C (-135,8 ° F; 180,0 K) на 81,8 ° ю.ш. 59,3 ° в.д. вдоль хребта между куполом Аргус и куполом Фудзи на высоте 3900 м (12800 футов). высота. [2] Результат был доложен на 46-м ежегодном собрании Американского геофизического союза в Сан-Франциско в декабре 2013 года; это предварительная цифра и может быть пересмотрена. [3] Это значение не указано как рекордно низкая температура, поскольку оно было измерено дистанционным зондированием со спутника, а не наземными термометрами , в отличие от записи 1983 года. [4]81 ° 48 'ю.ш. 59 ° 18' в.д. /  / -81,8; 59,3Объявленная температура отражает температуру поверхности льда, в то время как показания «Востока» измеряли воздух над льдом, поэтому эти два значения нельзя напрямую сравнивать. В более поздней работе [5] показано, что во многих местах в высоких районах Антарктики 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 [ править ]

21 января 1838 года русский купец Неверов в Якутске сделал запись -60 ° C (-76 ° F; 213 K). [6] 15 января 1885 г. Х. Уайлд сообщил, что в Верхоянске была отмечена температура -68 ° C (-90 ° F; 205 K) . [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 года в Оймяконе , примерно в 650 км (400 миль) к юго-востоку от Верхоянска; в советских текстах до 1940-х годов это измерение сообщалось как рекордно низкий, при этом предыдущее измерение в Верхоянске задним числом было скорректировано до -67,6 ° C (-89,7 ° F; 205,6 K). [7]

Следующее надежное измерение было сделано в течение сезона 1957 года на Южнополярной станции Амундсена – Скотта в Антарктиде , и оно показало -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 -89,2 ° C (-128,6 ° F; 184,0 K). Советская станция Восток , на Антарктическом плато , 21 июля 1983 года. [8] Это остается рекордом для непосредственно зарегистрированных температур.

Лабораторное охлаждение [ править ]

Дополнительная информация: Абсолютный ноль § История

Ранние эксперименты [ править ]

В 1904 году голландский ученый Хайке Камерлинг Оннес создал специальную лабораторию в Лейдене в Нидерландах с целью получения жидкого гелия . В 1908 году ему удалось снизить температуру до менее -269 ° C (-452,2 F, 4 K), что меньше четырех градусов выше абсолютного нуля . Только в этом исключительно холодном состоянии гелий будет разжижаться, температура кипения гелия составляет -268,94 ° C (-452,092 F). Камерлинг-Оннес получил Нобелевскую премию за свои достижения. [9]

Метод Оннеса основывался на понижении давления в исследуемых газах, заставляя их охлаждаться посредством адиабатического охлаждения . [ необходима цитата ] Это следует из первого закона термодинамики;

где U = внутренняя энергия , Q = тепло, добавленное к системе, W = работа, выполняемая системой.

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

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

Современные эксперименты [ править ]

По состоянию на ноябрь 2000 года в эксперименте лаборатории низких температур Технологического университета Хельсинки сообщалось о спиновых температурах ядер ниже 100 пК . 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 понятие « температура » становится многогранным, поскольку молекулярное движение нельзя считать усредненным по степеням свободы. [ необходима 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 пК , или 1,0 × 10 -10 К в 1999 году. [11]

Существующий аппарат для достижения низких температур состоит из двух ступеней. На первом этапе используется холодильник с разбавлением гелия для достижения температуры в милликельвинах, затем на следующем этапе используется адиабатическое ядерное размагничивание для достижения пикокельвинов. [11]

Чрезвычайно низкие температуры полезны для наблюдения квантово-механических фаз материи, таких как сверхтекучие жидкости и конденсаты Бозе-Эйнштейна , которые могут быть нарушены тепловым движением.

См. Также [ править ]

  • Абсолютный ноль
  • Холодильник разбавления
  • Самая высокая температура, зарегистрированная на Земле
  • Список погодных рекордов
  • Магнитное охлаждение
  • По порядку величины (температура)
  • Хронология низкотемпературных технологий

Ссылки [ править ]

  1. ^ Тернер, Дж .; Anderson, P .; Лахлан-Коуп, Т .; Colwell, S .; Филлипс; Кирхгесснер, AL; Marshall, GJ; King, JC; Bracegirdle, T .; Vaughan, DG; Лагун, В .; Орр, А. (2009). «Рекордно низкая температура приземного воздуха на станции Восток в Антарктиде» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 114 (D24): D24102. Bibcode : 2009JGRD..11424102T . DOI : 10.1029 / 2009JD012104 .
  2. ^ "Спутник NASA-USGS Landsat 8 определяет самые холодные точки на Земле" . НАСА . 9 декабря 2013 . Проверено 10 декабря 2013 года .
  3. ^ "Самое холодное место на Земле, идентифицированное спутником" . BBC . 9 декабря 2013 . Проверено 10 декабря 2013 года .
  4. ^ "Мировой рекорд холода в Антарктиде?" . usatoday . 9 декабря 2013 . Проверено 10 декабря 2013 года .
  5. ^ Scambos, TA; Кэмпбелл, Г. Г.; Папа, А .; Харран, Т .; Муто, А .; Lazzara, M .; Реймер, Швейцария; Ван Ден Брук, MR (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 . DOI : 10.1029 / 2018GL078133 . hdl : 1874/367883 .
  6. ^ a b c Нина Степанова (30 января 1958 г.). «О самых низких температурах на Земле» (PDF) . NOAA . Проверено 10 декабря 2013 года .
  7. ^ «Самое холодное место на земле». Полярный рекорд . 6 (46): 821–822. 2009. DOI : 10.1017 / S0032247400048592 .
  8. ^ «Мир: Самая низкая температура» . Всемирная метеорологическая организация . Архивировано из оригинального 16 -го июня 2010 года . Проверено 10 декабря 2013 года .
  9. ^ «Нобелевская премия по физике 1913 года» .
  10. ^ Экспериментальные методы и результаты подробно представлены в D.Sc. Тауно А. Кнууттила. тезис, доступ к которому можно получить на сайте Aaltodoc . Пресс-релиз университета о его достижении здесь.
  11. ^ a b «Мировой рекорд низких температур» . Архивировано 18 июня 2009 года . Проверено 13 февраля 2019 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Детали эксперимента HUT, включая детали криостата