Рассказываем, где на Земле была зафиксирована самая высокая температура +56,7°C, и причем здесь температура Планка.
Главное о самой высокой температуре
Собрали основное содержание статьи в одном разделе.
Температура Планка (~1,42 × 10³² К) — теоретический максимум, связанный с квантовой гравитацией.
Текущий рекорд температуры во Вселенной связан со столкновениями нейтронных звезд. Нейтронные звезды — сверхплотные остатки после взрыва сверхновой. В эпицентре столкновения температура может достигать 1 000 000 000 000 000 градусов Кельвина (10¹⁵ К)
Самая высокая температура на Земле была зафиксирована 10 июля 1913 года в Долине Смерти (Калифорния, США) и составляла +56,7 °C.
Самые жаркие месяцы года определяются положением Солнца и особенностями климата.
Самая высокая температура в целом: температура Планка
Когда речь заходит о самой высокой температуре, которую только можно вообразить в рамках современной физики, на первый план выходит понятие температуры Планка. Это теоретическая граница, где перестают работать известные законы физики, включая общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику.
Предполагается, что при достижении температуры Планка (составляет ~1,42 × 10³² градусов Кельвина) пространство-время теряет привычную непрерывную структуру, превращаясь в нечто вроде «квантовой пены».
Эта температура связана с энергией, при которой частицы настолько активны, что их гравитационное поле становится невероятно сильным. Достижение таких условий возможно только в гипотетических сценариях, таких как самые первые мгновения после Большого взрыва или в сингулярности черной дыры. Температура Планка — это абсолютный верхний предел шкалы, точка, где наше нынешнее понимание Вселенной заканчивается.
О том, как температура Планка связана с рождением Вселенной, рассказал физик, научный популяризатор Георгий Тимс:
— Согласно экстраполяции современных физических теорий (в основном общей теории относительности и стандартной космологии), после гипотетического начала Большого взрыва температура Вселенной достигала планковского значения.
При этой колоссальной температуре энергия частиц так высока, что гравитационное взаимодействие становится сравнимым по силе с остальными тремя фундаментальными взаимодействиями (электромагнитным, сильным, слабым), которые в обычных условиях намного сильнее гравитации.
Это состояние — граница современных физических теорий. Наша нынешняя физика не может адекватно описать, что происходило до этого момента или при таких условиях.
На вопрос, что произойдет с материей при приближении к температуре Планка, эксперт ответил, что приближение к планковской температуре означает выход за пределы предсказаний современной физики. Это не предел нагрева, а предел нашего понимания. Поведение материи при таких условиях неизвестно и требует новой физики.
Самая высокая температура во Вселенной за время наблюдений
Выше теоретического предела существует реальная самая высокая температура, которую ученые смогли зафиксировать или смоделировать, наблюдая за космическими объектами и явлениями.
На сегодняшний день рекорд принадлежит процессам, связанным со столкновениями нейтронных звезд. Нейтронные звезды — это сверхплотные остатки массивных звезд после взрыва сверхновой. Когда две такие звезды сталкиваются, выделяется колоссальная энергия.
Моделирование и наблюдения за гравитационными волнами и гамма-всплесками от столкновений нейтронных звезд показали, что в эпицентре столкновения температура может достигать умопомрачительных 1 000 000 000 000 000 градусов Кельвина (10^15 К). При таких температурах вещество существует в форме кварк-глюонной плазмы — состояния, в котором протоны и нейтроны «расплавляются» на составляющие их кварки и глюоны.
Места с самой высокой температурой воздуха на Земле
Самая высокая температура воздуха, официально признанная Всемирной метеорологической организацией (ВМО), была измерена в определенных точках Земли, обычно в глубине жарких пустынь. Поиск таких рекордов — сложная задача, требующая тщательной проверки оборудования и методик измерений. Основными претендентами на звание самых жарких мест являются:
1. Фернес-Крик, Долина Смерти, Калифорния (США) — 56,7°C
Это значение, зарегистрированное 10 июля 1913 года, долгое время считалось абсолютным мировым рекордом. Долина Смерти — длинная узкая впадина ниже уровня моря, окруженная горами. Воздух, нагреваясь у земли, оказывается в ловушке. Минимальная растительность позволяет солнцу беспрепятственно раскалять поверхность, которая, в свою очередь, интенсивно нагревает приземный слой воздуха.
Учитель географии президентского лицея «Сириус» и лектор Российского общества «Знание» Михаил Ваганов рассказал, что вопрос о рекордах вызывает массу сомнений и споров. Есть те, кто считает, что температурный рекорд принадлежит Долине Смерти, а есть и те, кто считает, что он был побит Эль-Азизии (Ливия). Там была зафиксирована температура +58ºC. По данным журнала Bulletin of the American Meteorological Society, ливийский рекорд принято считать недействительным. Следовательно, Фернес-Крик, Долина Смерти остается актуальным рекордсменом.
2. Кебили (Тунис) — 55°C
В этом городе в Тунисе 7 июля 1931 года была зарегистрирована температура 55ºC. Кебили расположен в пустынной области, где горячие ветры из Сахары могут создавать экстремальные условия. Однако точность старых записей, особенно в колониальную эпоху, часто подвергается сомнению из-за возможных погрешностей в оборудовании или условиях его размещения.
3. Митрибах (Кувейт) и Турбат (Пакистан) — 54°C
Совсем недавно, 21 июля 2016 года, на метеостанции Митрибах в Кувейте была зафиксирована температура 54ºC. 28 мая 2017 года такая же температура была зафиксирована в Турбане, Пакистан.
Эти измерения выполнены современным оборудованием в соответствии со строгими стандартами ВМО. Они показывают уровень летней жары в Южной Азии, где сочетаются палящее солнце, сухой континентальный воздух и часто низкая высота над уровнем моря.
В какое время суток и в каком месяце самая высокая температура воздуха
По словам Михаила Ваганова, пик дневной жары наступает не в полдень, когда солнце стоит выше всего, а позже, обычно между 14:00 и 16:00 часами (по местному солнечному времени). Это запаздывание связано с процессом нагрева поверхности Земли солнечными лучами и последующей передачей этого тепла приземному слою воздуха. Таким образом, максимальное накопление тепловой энергии приходится на часы после достижения наивысшей точки Солнцем.
Поверхность (грунт, асфальт, песок) поглощает солнечную энергию и начинает нагреваться. Этот нагрев передается воздуху, контактирующему с поверхностью, но процесс требует времени. Максимальный прогрев воздуха происходит тогда, когда поток поступающей солнечной энергии начинает уменьшаться (после полудня), но накопленное поверхностью тепло еще продолжает интенсивно отдаваться воздуху. После достижения пика температура постепенно снижается по мере уменьшения притока солнечного тепла и усиления теплового излучения Земли.
Температуры воздуха значительно влияет на комфорт и здоровье людей. SMS от МЧС России с предупреждением о высоких температурах приходят не напрасно, потому что повышается риск теплового удара, обезвоживания, ухудшения состояния сердечно-сосудистой системы, особенно у пожилых людей и детей. Кроме этого, при высоких температурах увеличивается нагрузка и на окружающую среду. Высокая температура снижает производительность труда. Возрастает электропотребление из-за массового использования кондиционеров и вентиляторов; высокие температуры способствуют эвтрофикация, то есть нарастанию в водоемах органических элементов, что приводит к их зарастанию.
Самые жаркие месяцы года определяются положением Солнца и особенностями климата. В умеренных широтах Северного полушария (к которым относится Россия, Европа, большая часть США и Канады, Китай) самая высокая температура воздуха в среднем наблюдается в июле и августе. Это связано с тем, что максимальный приток солнечной энергии в этих широтах происходит во время летнего солнцестояния (около 21 июня), но, как и в суточном цикле, существует запаздывание из-за тепловой инерции атмосферы и поверхности (океанов, континентов).
Океаны, имеющие большую теплоемкость, нагреваются и остывают медленнее суши, поэтому в прибрежных районах пик жары может сдвигаться на август сильнее, чем во внутренних континентальных областях.
В Южном полушарии самые жаркие месяцы — это январь и февраль. В тропических и экваториальных регионах сезонные колебания температуры меньше, и пики жары больше зависят от сухого сезона и движения зоны внутритропической конвергенции, чем от календарного месяца.
В России абсолютные температурные максимумы для конкретных мест также чаще всего регистрируются в июле, реже — в конце июня или начале августа, особенно в континентальных районах Сибири и юга страны.
Почему в России самые теплые месяцы — летом, а в Южном полушарии — это январь и февраль? На этот вопрос отвечает Михаил Ваганов:
Это связано с движением Земли вокруг Солнца. Наша планета движется по орбите не меняя своего наклона (23,5 градуса). Получается, что вначале прогревается одна сторона Земли, а затем другая. В Северном полушарии летом (июнь-август) Земля наклонена таким образом, что солнечные лучи попадают почти перпендикулярно поверхности суши, обеспечивая максимальное количество солнечного света и тепла. В это время в Южном полушарии все наоборот — там зима. Таким образом, Россия переживает лето в июне-августе, тогда как Австралия, Южная Африка и Аргентина наслаждаются теплом именно в январе и феврале.
Интересные факты о высоких температурах
Мир экстремальных температур полон удивительных явлений и парадоксов. Вот несколько фактов, расширяющих представление об этом явлении:
- Плазма — четвертое состояние вещества. При температурах в тысячи градусов и выше атомы теряют электроны. Образуется плазма — ионизированный газ, состоящий из свободных электронов и положительных ионов. Это состояние является самым распространенным во Вселенной (звезды, туманности, межзвездная среда), но на Земле встречается реже (молнии, пламя, искусственно созданная плазма в лабораториях и промышленности).
- Тепло не равно температуре. Температура измеряет среднюю кинетическую энергию частиц вещества, а теплота — это общее количество энергии, переданной от одного тела к другому. Маленькая искра имеет очень высокую температуру (тысячи градусов), но содержит мало тепловой энергии и не может сильно нагреть большой предмет.
- Абсолютный ноль недостижим. Если существует теоретический верхний предел температуры (Планка), то есть и нижний — абсолютный ноль (-273.15°C или 0 К). Согласно третьему закону термодинамики, достичь абсолютного нуля невозможно, можно только бесконечно приближаться к нему. При этой температуре прекращается всякое тепловое движение частиц.
- Цвет и температура. Раскаленные объекты светятся: цвет свечения меняется с температурой от тускло-красного (около 500°C) через оранжевый и желтый к ослепительно белому (выше 5000°C) и даже голубоватому при экстремальных температурах (десятки тысяч градусов). По цвету звезд астрономы определяют их поверхностную температуру.
- Человек и жара. Человеческое тело эффективно охлаждается через пот. Однако при сочетании очень высокой температуры воздуха (выше 35°C) и высокой влажности пот перестает испаряться, и терморегуляция нарушается. Это приводит к риску теплового удара — состояния, когда внутренняя температура тела поднимается до опасных для жизни значений (40−41°C и выше).
- История измерений. Достоверные измерения температуры с помощью термометров начались лишь в XVII веке. Поэтому многие заявления об экстремальной жаре в более ранние исторические периоды часто основаны на описаниях, а не на точных инструментальных данных, и их сложно проверить.
- Тепловое расширение. Почти все вещества расширяются при нагреве. Это фундаментальное свойство учитывается в инженерии: от зазоров между рельсами на железной дороге до проектирования мостов и космических аппаратов, испытывающих огромные перепады температур.
- Солнечная корона. Внешняя атмосфера Солнца (корона) разогрета до миллионов градусов, в то время как видимая поверхность (фотосфера) имеет температуру «всего» около 5500°C. Причины такого резкого роста температуры выше более холодной поверхности — одна из нерешенных загадок физики Солнца.