宇宙の温度

温水に温度計を入れると目盛をみると、温水の温度が分かりますよね。
これは、温水の温度と温度計の温度が近づいて行って、最後は同じになるからでしょ。
温度計がアルコール温度計だとすると、温度計の中のアルコールに温水の温度が伝わって同じになる。

宇宙に温度計を持っていって同じことをしたとして、宇宙は水で満たされていないし、真空でしょ。
つまり何もないのだから、アルコールが暖められることもないし、逆に冷まされることもないのでは？
だから、真空が熱いも冷たいもないわけで
そりゃ、アルコールの温度が最初に100°だったら、アルコール自身の温度が放射されてダンダン下がるだろうけど。それが真空の温度といえるの？


地球を回っている宇宙船の温度だったら、太陽に当たっている面は光で温められるので宇宙船表面の金属温度は存在するだろうけど。宇宙船が白いのは、黒かったら熱くなりすぎるからでしょ。

宇宙の温度はムチャ冷たい、とネットにあるけど、どういう仕組みで断言してるの？

No.11 回答者： bobobqu 回答日時： 2018/04/21 21:41

背景放射で！

No.10 回答者： ricardo_ 回答日時： 2018/04/20 12:44

寒い冬にガラス戸のある部屋の中に居ると想像して下さい。

　ガラス戸は閉まっているけどカーテンが無く外が見える状態です。

　ガラス戸の方向は寒いので、目を閉じていても分かります。
　空気が冷たいのでは無くて、体から熱が放射するからです。
　出て行く放射熱と入って来る放射熱が有ります。

　宇宙に魔法瓶を持っていって中にお湯を入れたとしましょう。
　お湯から出て行く放射熱と反射して入ってくる放射熱が同じだと
お湯の温度は一定です。
　ここで外側の反射鏡を取り払います。熱を放出するだけならば絶対零度
まで下がりますが、入って来る熱があります。
　それで、ある温度で平衡します。それが宇宙の温度と私は解釈しています。

No.9 回答者： chiha2525-- 回答日時： 2018/04/18 17:47

宇宙に温度がない（絶対０度近い）、というのは簡単ですが、やや漠然としていますね。

例えば地球、宇宙に温度がなければ地球も０度近くに冷えてしまいます。地球が温まるのだから、小石も小さな分子も、地球あたりの宇宙空間では、その程度には温まると考えられます。

もちろん、太陽系を出て、他の恒星とも近くない、ほとんど多くの宇宙空間では、非常に冷たい状態と言えるでしょうけど。

この回答へのお礼

一度、閉じます。

お礼日時：2018/04/19 10:45

No.8 回答者： ibm_111 回答日時： 2018/04/17 23:45

背景放射が宇宙の温度と言えるかどうかは微妙ですね。

・現在の宇宙は非平衡系なので、通常の意味の温度が定義できない。
・背景放射というのはあるが、それが意味するところは
　「かつて宇宙は平衡状態にあった頃の名残」であって、
　現在の宇宙の温度というわけではない。

もちろん、「宇宙の温度の代表的な値をたった一つ挙げなさい」と言われたら
背景放射を挙げざるを得ませんが、これをもって「ムチャ冷たい」と表現するのは
ミスリーティングではないかと。

No.7 回答者： kannnami 回答日時： 2018/04/17 20:11

いろいろなご意見が出ています。

宇宙放射に言及されている方が多いのですが、私の思うには、これでは質問者の疑問に答えることにはなっていないのではないかと心配なので、しゃしゃり出ました。
まず宇宙空間のある場所を想定しましょう。何もない、あるいはそこにある粒子密度が非常に小さくて、その物質としての粒子の持つエネルギーは考慮しなくてもいい、という前提です。（実際には、宇宙空間にはある程度の物質粒子が存在していますが、面倒になりますので）そうすると、物質がないのだから、温度も存在しない、という考えが出てきます。
でも、私たちは、たとえ物質はなくても、電磁的なエネルギーは存在できる、ということを知っています。真空は、物質が無くても、そこにエネルギーの存在を許容するのです。こういう働きを持つことに着目した時に、その空間を「場」と呼びます（こういう考えを最初に持ち出したのが、マイケル・ファラディです）。具体的には、電磁波の形で存在します。この電磁波の形で存在しているのが、「宇宙放射」とよばれているものです。この電磁波のエネルギーがどのくらいあるかを調べて、それから温度に換算してみると、絶対温度の三度くらいになる、ということです。温度という概念の下になっているエネルギーは、物質の持つ熱エネルギーに限らなくていい、ということなのですね。だから、宇宙空間の温度は、という言い方が出来ることになります。
くだくだしい説明ですが、これで了解していただけたでしょうか。
宇宙放射、その測定、その起源、などについては多くの紹介がありますので、探してみてください。
（ついでながら、ここで言っている電磁波のエネルギーには、星の光からのエネルギーは入っていませんし、暗黒エネルギーとして近頃話題になっているものも入っていません）

No.6 回答者： head1192 回答日時： 2018/04/17 18:49

「宇宙背景放射」という輻射のスペクトルを調べて決めています。

太陽を含む恒星は、
表面温度が高くなるほど放たれる光は青っぽくなりますし、
低くなるほど放たれる光は赤っぽくなります。

これをスペクトルから見てざっくり言うと、
「青っぽいのは波長の短い電磁波が多く出てるから」
「赤っぽいのは波長の長い電磁波が多く出てるから」
となります。

電磁波を放つ物体の温度が低くなるほど、スペクトルの主成分は長い方にずれていき、
やがて可視光の領域を外れて目に見えなくなり、赤外線→ミリ波→センチ波と進み、電波となります。

この「物体の温度」と「スペクトル」の関係は強く、例外はほぼありません。

したがって、宇宙そのものの放射である「宇宙背景放射」のスペクトルを調べれば、現在の宇宙の温度は
絶対温度３度ほど
と分かるのです。

（蛇足）
この宇宙背景放射は、ビッグバンのときの直径１センチほどの宇宙が無限大の温度を持っていたことの名残です。
宇宙が膨張にするにつれ宇宙は冷え、３０万年後ごろに宇宙の温度は３０００度ほどになりました。
そして現在は３度になっているというわけです。
宇宙の膨張はこの先も続く見通しなので、これから宇宙はさらに冷えていきます。

No.5 回答者： satoumasaru 回答日時： 2018/04/17 18:41

はじめまして、

疑問をもたれるのはもっともです。物体がないのに、なぜ温度がはかれるんだってね。

物体の温度を測定する場合、放射される光子の周波数のエネルギー分布で測定します。もともと、これは１８世紀末に製鉄産業がおおきく発展しました。このとき製鉄の温度をはかるために、光の波長と温度との研究がされたのです（余談ですが、これが１９００年のプランクの量子発見につながっています）。この光の波長と温度というの関係は、そこに物質がなくても成立します。真空であっても同じです。

現在の宇宙背景放射は、絶対温度2.7度に相当する光子のエネルギー分布となっていますので、宇宙の温度が絶対温度2.7度とされていますね。この温度差は全宇宙できわめてなめらかであり、１万分の１以下の差しかありません。

No.4 回答者： GOMΛFU 回答日時： 2018/04/17 18:09

観測不可能な場所の温度が異様に高くて宇宙の平均温度がもっと上がるかもしれないね。

No.3 回答者： angkor_h 回答日時： 2018/04/17 18:02

宇宙空間には温度エネルギーを蓄積する物質が無いので、

温度は絶対0度になります。

> 真空が熱いも冷たいもないわけで…
これが、熱エネルギーが存在しないということで、絶対0度になります。

> アルコールの温度が最初に100°だったら、アルコール自身の温度が放射されてダンダン下がるだろうけど。それが真空の温度といえるの？
その通りです。
しかし、その放射先は無限大(に等しい)空間なので、
もともとの絶対0度に変化を与えるほどではありません。

No.2 回答者： larme001 回答日時： 2018/04/17 17:50

基本的に人間にとって快適な温度は、地上での大気による温室効果を期待したもので、それがあるから生命が維持できるとさえ言えますから、ほぼ何もない空間である宇宙空間は基本冷たいと言うのはあながち間違いと言うわけでもないでしょう。

どちらかと言うと太陽光を前提とするなら気温差が激しいだけです。