Osončje je prostran prostor, v katerem se nahaja na tisoče manjših in večjih teles, ki jim je skupno to, da krožijo okoli Sonca. Med njimi so planeti in njihove lune, kometi ter asteroidi. Kljub tej nepregledni množici svetov pa je Osončje v veliki meri – prazno. Vprašanje, kakšni fizikalni pogoji vladajo v različnih predelih Osončja ima tudi zato precej zapleten odgovor. Oglejmo si samo, kako se z lego v Osončju spreminja temperatura.

Kaj sploh je temperatura?

Ko govorimo o temperaturi, moramo najprej pojasniti, kaj sploh razumemo pod tem pojmom. Ker Osončje lahko v grobem opišemo kot ogromen prazen prostor po katerem potujejo različna telesa, je dobro vedeti, kako znanstveniki definirajo temperaturo praznine oziroma snovi.

Astronomi praznemu prostoru pripisujejo temperaturo 2,7 Kelvina ali minus 270,45 stopinj Celzija (−270,45 °C). To temperaturno ozadje je posledica prasevanja oziroma kozmičnega mikrovalovnega sevanja ozadja, nam nevidne svetlobe, ki preveva ves prostor in ki izvira iz časa 378.000 let po Velikem poku. Prasevanje je izjemno izotropno, kar pomeni, da ima enake lastnosti, ne glede na smer iz katere prihaja. Ni povezano z nobenim telesom, kot so zvezde oziroma galaksije. Zaradi prasevanja se po naravni poti telesa v vesolju ne ohladijo pod 2,7 K.

Ko govorimo o temperaturi snovi, se poslužimo drugačne razlage, po kateri je temperatura mera za to kako hitro se premikajo in kako močno se tresejo molekule ter atomi v njej. Če bi ta gibanja popolnoma ustavili ter omenjene delce spravili v stanje najnižje energije, bi temperatura snovi dosegla najnižjo možno vrednost – 0 Kelvinov oziroma -273,15 °C.

Seveda ni praktično določati temperature snovi tako, da bi podrobno opazovali premikanje vsakega delca, ki jo sestavlja. Njeno temperaturo določimo tako, da izmerimo lastnosti elektromagnetnega sevanja, torej vidne ali nevidne svetlobe, ki jo snov oddaja. Prav to metodo uporabljajo astronomi, za ugotavljanje temperaturnih razmer na različnih telesih v Osončju. Kadar pa tudi ta metoda odpove, se poslužujejo zapletenih matematičnih izračunov.

Najhladnejši kraji Osončja

Telesa v Osončju krožijo na ogromnih razdaljah od Sonca, ki segajo od nekaj milijonov kilometrov do več sto tisoč astronomskih enot (AU). Ta razdalja ključno vpliva na njihovo površinsko temperaturo. Telesa v Oortovem oblaku, ki krožijo okoli Sonca na razdaljah med 2000 in 200.000 astronomskih enot, prejmejo med 4 milijone ter 40 milijardkrat manj sončne svetlobe, kot Zemlja. Posledično modeli kažejo, da površinska temperatura teh teles znaša le 5-6 Kelvinov oziroma -267 °C do -268 °C, kar je izredno blizu temperaturi prasevanja.

Če se Soncu približamo na razdaljo med 30 ter 50 astronomskih enot, pridemo v Kuiperjev pas, ki ga prav tako sestavlja nepregledna množica majhnih teles. Ker se Kuiperjev pas nahaja mnogo bližje Soncu od Oortovega oblaka, so tudi površinske temperature teles v njem temu primerno višje – med 30 in 60 Kelvini oziroma med -213 °C in -243 °C. Na Plutonu, največjem znanem telesu v Kuiperjevem pasu, znaša povprečna temperatura okoli -233 °C, kar je rezultat šibkega gostote toka Sončeve svetlobe, ki je na tej razdalji 1600-krat nižja od tiste, ki doseže Zemljo.

Asteroid Arrokoth. Vir: NASA.

V Kuiperjevem pasu se nahaja tudi najbolj oddaljeno telo, ki ga je kadar koli obiskala vesoljska misija – planetezimal Arrokoth. Tega si je 1. januarja 2019 od blizu ogledala sonda New Horizons in na njem izmerila površinsko temperaturo med 29 in 42 Kelvinov (-244 °C ter -231 °C).

Z bližino Soncu se tudi zvišuje povprečna površinska temperatura nebesnih teles. Kljub temu pa so znanstveniki našli izjemo in to povsem blizu nas – na Luni. Leta 2009 so s pomočjo podatkov misije Lunar Reconnaissance Orbiter odkrili kraterje v bližini Luninega južnega tečaja, katerih dna ležijo v večni senci. To je zaradi visokih sten kraterjev, ki zastirajo vse vire svetlobe – tako neposredne sončne žarke kot odbito svetlobo in toplotno sevanje iz okolice. Po milijonih let brez ogrevanja so se te lokacije ohladile na neverjetnih 25 Kelvinov oziroma -248 °C, kar jih uvršča med najhladnejše kraje v Osončju.

Mraz na Zemlji

Naredimo lahko primerjavo omenjenih temperatur z najbolj ekstremnim mrazom na Zemlji. Temperature v sibirskem mestu Yakutsk se pozimi spustijo vse do -60 °C, kar je v primerjavi z -248 °C v Luninih kraterjih skoraj tropsko podnebje. Nenavadno je, da v takšnem okolju živi več kot 300.000 ljudi, prilagojenih skrajnim razmeram Sibirije. Povprečna temperatura v Yakutsku znaša -7,5 stopinj Celzija. To mesto leži na večno zamrznjeni površini znani kot permafrost. Večina stavb v njem stoji na kolih oziroma stebrih, da se ne bi odtajal permafrost neposredno pod njimi, kar bi lahko povzročilo njihovo sesutje. Najhladnejše stalno naseljeno območje na svetu je sibirska vasica Oymyakon s 500 prebivalci, kjer so leta 1924 zabeležili rekordnih -71,2 °C. Po navedbah Arhiva Svetovne Meteorološke Organizacije je znašala najnižja izmerjena temperatura v zgodovini -89,2 °C. Rekord se je zgodil 21. julija 1983 na ruski postaji Vostok na Antarktiki.

So pa nemški znanstveniki leta 2021 uspeli “premagati” vse naravne pojave. Tistega leta jim je namreč uspelo v laboratoriju močno ohladiti 100.000 rubidijevih atomov, ki so zaradi tega prešli v posebno agregatno stanje, znano kot Bose-Einsteinov kondenzat. Temperatura te snovi je za dve sekundi absolutno ničlo presegla za pičlih 38 trilijonink stopinje. Pred tem se lahko skrijejo vsi Lunini kraterji.

Temperature na različnih telesih Osončja. Vir: NASA.

Vročinski rekorderji Osončja

Poglejmo zdaj še najbolj vroče kraje v Osončju. Teoretski modeli kažejo, da temperatura v Sončevi sredici dosega neverjetnih 15 milijonov Kelvinov. Površje naše zvezde je veliko hladnejše, saj tamkajšnja temperatura ne presega 6000 Kelvinov. To pa je tudi temperatura, ki vlada globoko pod našimi nogami, in sicer v Zemljini sredici. Toda, če površje Sonca sestavlja ionizirani plin, ki mu rečemo plazma, pa je Zemljina sredica v trdnem agregatskem stanju, kar je posledica tamkajšnjega tlaka, ki je 3,6 milijonkrat višji od tistega na morski gladini. Na srečo sta na Zemljinem površju povprečna temperatura in tlak mnogo nižja – prijetnih 15 stopinj Celzija in en bar.

Merkur je Soncu najbližji planet, zato je za pričakovati, da bo tudi najbolj vroč. Vendar temu ni tako. Na Merkurju namreč vladajo temperaturni ekstremi – dnevne temperature na površju dosegajo 427 °C, medtem ko nočne padejo na -173 °C. Takšne razlike so posledica odsotnosti ozračja, ki bi zadržalo toploto in jo enakomerno porazdelilo po vsem površju ter zelo dolgega dneva, torej obdobja med dvema sončnima zahodoma, ki traja kar 176 zemeljskih dni. Posamezen kraj na Merkurju je tako v povprečju najprej izpostavljen Sončevi svetlobi nepretrgoma kar 88 dni, nato pa se za naslednjih 88 dni pogrezne v temo.

Naslov najbolj vročega planeta tako pripada Veneri, katere površinska temperatura znaša neverjetnih 464 °C. Vzrok za to izjemno vročino je njena gosta atmosfera, sestavljena predvsem iz ogljikovega dioksida, ki povzroča močan učinek tople grede.

Vročina na našem planetu

Oglejmi si še, kako je s tem pri nas na Zemlji. Seveda bi lahko takoj naštevali visoke temperature v bližini delujočih ognjenikov, ampak poglejmo raje meteorološki rekord. Glede na podatke Svetovne meteorološke organizacije, je bila najvišja temperatura zraka izmerjena 10. julija 1913 v kraju Furnace Creek v zloglasni Dolini smrti v Kaliforniji. Tistega dne se je ozračje tam ogrelo na 56,7 stopinj Celzija. Taisti kraj ima tudi rekord za najvišjo izmerjeno temperaturo tal, ki je posledica vpliva vremena. 15. julija 1972 so se tam tla ogrela na neverjetnih 94 stopinj Celzija.

Ljudje smo naravo prekosili tudi pri ustvarjanju ekstremnih temperatur. Znanstveni eksperiment Joint European Torus, s katerim so znanstveniki preučevali možnosti pridobivanja energije z jedrsko fuzijo, je dosegal temperaturo 150 milijonov Kelvinov, kar je 10-krat več od tiste v Sončevi sredici. Toda ta dosežek zbledi v primerjavi z neverjetnimi 5,5 trilijoni stopinj Celzija, ki so jih leta 2012, sicer za izjemno kratek čas, dosegli v Velikem hadronskem trkalniku.

Tabela: Povprečna temperatura na površju planetov in na Plutonu

Tabela: Povprečna temperatura na površju nekaterih teles v Osončju
Merkur	167 °C
Venera	464 °C
Zemlja	15 °C
Mars	-65 °C
Jupiter	-110 °C
Saturn	-140 °C
Uran	-195 °C
Neptun	-200 °C
Pluton	-225 °C

Nadaljna čtiva za najbolj radovedne

Records of Weather and Climate Extremes Table, World Meteorologial Organization.
The hottest and coldest places in the Solar System, The Planetary Society.
The coldest place in the solar system, The Planetary Society.
Hermite (crater), Wikipedia.
Solar System Temperatures, NASA.
Temperatures Across Our Solar System, NASA.
Livescience.com, What is the coldest place in the solar system?
Livescience.com, What is the coldest city in the world?
Livescience.com, Scientists just broke the record for the coldest temperature ever recorded in a lab.
World Meteorological Organization’s World Weather and Climate Extremes Archive
Climate Data, Climate Data For Cities Worldwide
NASA, Pluto Facts
Space.com, Moon Craters Could Be Coldest Place in Solar System
Christian Deppner, Waldemar Herr, Merle Cornelius, Peter Stromberger, Tammo Sternke, Christoph Grzeschik, Alexander Grote, Jan Rudolph, Sven Herrmann, Markus Krutzik, André Wenzlawski, Robin Corgier, Eric Charron, David Guéry-Odelin, Naceur Gaaloul, Claus Lämmerzahl, Achim Peters, Patrick Windpassinger, and Ernst M. Rasel (2021), Collective-Mode Enhanced Matter-Wave Optics, Phys. Rev. Lett. 127, 100401
JET Fusion Experiment: The Hottest Place in the Solar System.