Замерзнет ли вода в открытом космосе?

Может показаться, что вопрос, заданный в заголовке этой статьи, абсурден. Да любой ученик 5 класса церковно-приходской школы с усиленным изучением астрофизики знает, что в открытом космосе жутко холодно! И человеку нельзя покинуть даже на 3 секунды свой уютный космический корабль без скафандра! Поскольку его тело мгновенно превратится в ледяную мумию!

Однако это не совсем так. Потому что космическое пространство вовсе не холодное. И не теплое. А скорее не имеет никакой температуры. Потому что температура может быть только у вещества. Да, бывает, что пространство выступает в роли поглотителя температуры. То есть «поглощает» энергию тел, плавающих в нем. Но само по себе в этом смысле оно, если можно так сказать, «нейтрально».

Хм. Так что, получается давайте вынесем из шлюзового отсека космического корабля стакан воды. Чтоб выпить его на фоне нашей голубой планеты. Во славу Рогозина Д.О.! И она не замерзнет? Так, что-ли? Нет, друзья мои. Ответ на вопрос, что произойдет с гипотетическим стаканом воды, внезапно оказавшемся в открытом космосе, таков – вода быстрее выкипит, чем замерзнет. Ведь это известный факт – с уменьшением атмосферного давления снижается и температура кипения воды. Этот эффект можно наблюдать даже на Земле. Например, на вершине горы Джомолунгма вода закипает при температуре около 70 градусов по Цельсию. И именно поэтому всеми нами любимые гейзеры на Энцеладе состоят из водяного пара, а не из осколков льда.

Нагревание в открытом космосе

В космическом вакууме температура плавающего в нем твердого объекта складывается из двух процессов. Это разница между теплом, которое объект поглощает от Солнца, и внутренним теплом, которое тело излучает. И здесь начинается самое интересное. Поскольку эта температура зависит от нескольких аспектов. Таких, например, как отражательная способность поверхности тела и его форма. А также его масса, ориентация по отношению к Солнцу и т.д.

Вот пример. В открытом космосе небольшой кусок чистейшего алюминия, нагреваемый Солнцем, будет поглощать достаточно тепла, чтобы достичь впечатляющих 450ºC. Однако при тех же условиях этот кусок, окрашенный некоторыми типами белых красок, поглощал бы так мало тепла, что его температура колебалась бы в районе -40°C.

Теоретически температура любого объекта, находящегося в глубоком космосе, где рядом нет источников тепла, должна быть очень близка к абсолютному нулю (-273ºC). Но даже в самой глухой глуши Вселенной достаточно частиц и радиации, которые способны поднять температуру любых объектов на 3ºC выше абсолютного нуля.

Если говорить о жидкостях в открытом космосе, то у них настолько низкая температура кипения, что все они будут практически мгновенно испаряться. И именно поэтому большинство веществ в космосе находятся в газообразном или твердом состоянии. Если во время выполнения космической миссии трубу в системе жизнеобеспечения космонавтов вдруг прорвет, все ее содержимое будет выбрасываться в открытый космос. И сильно кипеть. Но почти сразу же после этого пар перейдет в твердое состояние. Этот процесс называется повторной сублимацией. Поэтому, если командир экипажа прикажет Вам выйти в открытый космос и заклеить место прорыва герметиком, не удивляйтесь. Вам придется работать, наверное, окутанным облаком мелких кристаллов воды. Да, вода в итоге замерзнет. Но сначала – испарится.

Вода в кометах

И все-таки я чувствую что у вас, друзья мои, остались после прочитанного некоторые сомнения. Ведь если вода в космосе просто испаряется, откуда берется лед, образующий кометы? В этом вопросе есть свои тонкости. Потому что все знают, что хвост кометы образуется за счет испарения льда. Когда она проходит близко к звезде. Так откуда же взялся этот лед?

По всей видимости, после того, как вода, оказавшаяся когда-то очень давно в открытом космосе, превратилась в газ, лед этот мог образоваться, если газ столкнулся с частицами космической пыли. Которые действовали как некий катализатор, на котором конденсировались капли воды. Известно, что в холодных туманностях и в периферийных областях протозвездных облаков (как раз там, где формируются кометы) много пыли. Поэтому именно в тех областях водяного льда должно быть гораздо больше, чем рядом с горячими звездами.