Pourquoi dans l’Univers a-t-on des températures extrêmes (très chaudes ou très froides) ?

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Dans le cosmos, Il fait soit extrêmement chaud comme sur notre Soleil, soit glacial comme dans l’espace, mais il est rare de trouver des températures relativement tempérées comme sur Terre. Pourquoi les températures dans notre système solaire et dans l’Univers sont-elles aussi extrême ? Il y a une raison pour ça…

Explication

La chaleur traverse le cosmos sous forme de rayonnement, une onde d’énergie infrarouge qui migre des objets les plus chauds vers les objets les plus froids. Les ondes de rayonnement excitent les molécules avec lesquelles elles entrent en contact et les font chauffer.

C’est pour cette raison que la chaleur se déplace du Soleil vers la Terre, mais le problème est que le rayonnement ne chauffe que les molécules et la matière qui se trouvent directement sur son chemin. Tout le reste demeure froid .C’est pourquoi il y a une telle différence de température sur une planète comme Mercure – la température nocturne de la planète peut être inférieure de 538°C à celle du côté jour exposé au rayonnement.

La Terre, des températures relativement tempérées

Comparez cela à la Terre, où l’air autour de vous reste chaud même à l’ombre, et même, à certaines saisons, en pleine nuit. En effet, la chaleur traverse notre planète par trois méthodes au lieu d’une seule: la conduction, la convection et le rayonnement .

Lorsque le rayonnement du soleil frappe et chauffe les molécules de notre atmosphère, elles transmettent cette énergie supplémentaire aux molécules qui les entourent. Ces molécules entrent en collision et chauffent leurs propres voisins. Ce transfert de chaleur d’une molécule à l’autre s’appelle la conduction, et c’est une réaction en chaîne qui chauffe les zones à l’écart du soleil.

Vue de la Terre et de ses ouragans
En septembre 2017, l’océan Atlantique se préparait à plusieurs grands ouragans. Cette vue des ouragans et de notre planète d’origine a été créée en assemblant des images acquises tout au long du 6 septembre 2017 par l’instrument VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite). Crédits d’image; NASA/Joshua Stevens; Caption by Kathryn Hansen

Le vide de l’espace, des températures extrêmement froides

L’espace, cependant, est essentiellement composé de vide. Les molécules de gaz dans l’espace sont trop peu nombreuses et trop éloignées pour se heurter régulièrement les unes aux autres. Ainsi, même lorsqu’une étoile les chauffe avec des ondes infrarouges, il n’est pas possible de transférer cette chaleur par conduction. De même, la convection, une forme de transfert de chaleur qui se produit en présence de gravité, est importante pour disperser la chaleur à travers une planète comme la Terre, mais elle ne se produit pas dans l’espace.

La température la plus basse possible théoriquement est le zéro absolu à -273,15 °C. À cette température, les atomes ne bougent plus ! Même dans le vide de l’espace, on ne peut pas descendre à une température aussi basse. Le record de froid dans l’ Univers est de -272 °C, au sein de la nébuleuse du Boomerang, créée par une vieille étoile en train de mourir à 5 000 années-lumière de nous.

Le zéro absolu
Le zéro absolu est considéré comme étant la température la plus basse possible, impossible à dépasser. Les physiciens s’accordent sur le fait que le zéro absolu correspond à environ-273,15 °C, soit l’équivalent de 0 degré Kelvin.

Les étoiles, des températures extrêmement chaudes

Plus une étoile est grosse, mieux se font les réactions nucléaires dans son noyau, et plus elle est chaude.Le Soleil est une étoile assez moyenne, il produit de l’énergie (chaleur) grâce aux réactions nucléaires qui ont lieu dans son noyau. À la surface du Soleil, la température est de 5.500 degrés Celsius (°C), mais en son centre, elle atteint les 15 millions °C.

Cette vidéo de soixante minutes montre les grandes transformations que vit le Soleil pendant les onze années d’un cycle solaire . Chaque seconde de cette vidéo correspond à une journée dans la vie du Soleil : la première image retenue dans ce timelapse a été prise le 2 juin 2010, et la dernière, le 1er juin 2020.

Les plus petites étoiles connues sont les naines rouges. Elles sont environ 10 fois plus petites que le Soleil et la température à leur surface est de moins de 2.000 °C. Ces naines rouges, notons-le, sont les étoiles les plus nombreuses, du moins dans notre galaxie mais, comme elles ne sont pas très brillantes, on ne les voit pas facilement.

À l’opposé, il existe aussi des étoiles beaucoup plus massives que le Soleil. Par exemple, l’étoile appelée Thêta d’Orion C, est 40 fois plus massive que le Soleil et la température à sa surface est d’environ 38.000 °C, soit presque sept fois plus chaud que notre étoile à nous.

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