ทำไมอวกาศถึง ‘หนาวมาก’? และทำไมถึงวัดอุณหภูมิเป็น ‘เคลวิน’?

บางคนคิดถึง ‘อวกาศ’ อาจนึกถึงภาพไซไฟแบบมหากาพย์หนังอวกาศอย่าง Star Wars หรือความฝันที่จะเดินทางผ่านอวกาศไปตั้งรกรากบนดาวอังคารแบบ อีลอน มัสก์

แต่ในความเป็นจริง อวกาศนั้นมืดมิด และที่สำคัญมัน ‘หนาวมาก’ จนเกินกว่าจะไปเหาะเหินกันได้ง่ายๆ

และเพื่อจะเข้าใจก่อนว่าทำไมอวกาศหนาว เราต้องเข้าใจก่อนว่าความร้อนคืออะไร?

ในทางฟิสิกส์ การขยับตัวของอนุภาคใดๆ มันจะทำให้เกิดพลังงานรูปแบบหนึ่ง ซึ่งพลังงานที่ว่ามันเรียกว่า ‘ความร้อน’ หรือพูดง่ายๆ ถ้ามองจากฐานความเป็นวัตถุ ความร้อนคือเรื่องของการวิ่งไปมาของอนุภาค และสิ่งที่เราเห็นว่ามันร้อน จริงๆ คืออนุภาคภายในมันขยับตัวอย่างรวดเร็ว

ความร้อนจากสิ่งหนึ่งแผ่ไปอีกสิ่งได้ด้วยกระบวนการแผ่ความร้อน คือถ้าอนุภาคติดกันมันจะสั่นตามกัน เป็นการส่งต่อความร้อน ซึ่งถ้าไม่มีอนุภาคใดๆ การส่งความร้อนนั้นจะเกิดจากการแผ่รังสี ดังเช่นที่ดวงอาทิตย์ฉายแสงอาทิตย์มายังโลก

นี่คือพื้นฐาน ถ้าเข้าใจกันแล้วสิ่งที่เราจะทำความเข้าใจต่อก็คือความ ‘หนาว’ ของอวกาศ

ทำไมอากาศถึงหนาว อธิบายง่ายๆ เพราะมันเป็นที่มืด ซึ่งมีอนุภาคต่างๆ แบบเจือจางมาก คือมันไม่มีก๊าซหรืออะไรในพื้นที่นั้นๆ มันมีแต่ความว่างเปล่า และทำให้พื้นที่นั้นหนาวเย็นสุดๆ ระดับที่เขาไม่ใช้สเกลอุณหภูมิบนโลกวัดอุณหภูมิในอวกาศ แต่เขาวัดเป็นเคลวิน (ซึ่งเราใช้คำว่า ‘เคลวิน’ เฉยๆ ไม่มี ‘องศาเคลวิน’ นะ เป็นธรรมเนียม)

แล้วอะไรคือเคลวิน? หลักๆ เคลวินคือสเกลอุณหภูมิที่ต่ำที่สุดที่เป็นไปได้ในโลกธรรมชาติ ซึ่งนิยามคือภาวะที่ทุกอนุภาคหยุดนิ่ง นั่นคือ ‘อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์’ หรือ 0 เคลวิน ซึ่งถ้าเทียบกับองศาเซลเซียส มันคือ -273 องศาเซลเซียส

ในอวกาศอุณหภูมิมันหนาวมากๆ ถ้าคิดในสเกลปกติก็จะติดลบเยอะเกิน เขาเลยเรียกเป็นเคลวิน เช่นอุณหภูมิดาวศุกร์ตอนกลางคืนเขาก็จะบอกว่ามันคือ 95 เคลวิน แทนที่จะเรียกว่า -178 องศาเซลเซียส เป็นต้น หรืออุณหภูมิในกาแลกซีอันไกลโพ้นเขาก็จะประเมินได้ว่ามันเป็น 20 เคลวิน จะไม่เรียกว่า -253 องศาเซลเซียส หรือพื้นที่รกร้างในอวกาศที่ไม่มีอะไรเลย ก็อาจลงไปถึง 3 เคลวิน จะไม่เรียกว่า -270 องศาเซลเซียส เป็นต้น

แต่ที่น่าสนใจคือ ตามธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์ก็ไม่พบว่าอุณหภูมิ 0 เคลวินมีอยู่จริงๆ ไม่ว่าตรงนั้นจะเป็นอวกาศรกร้างแค่ไหน เพราะเขาถือว่า แค่พื้นที่ตรงนั้นมีแสงส่องไปถึงเพียงนิดเดียว อุณหภูมิก็จะกระดิกขึ้นมาแล้ว เพราะมันจะทำให้อนุภาคตรงนั้นขยับ โดยทุกวันนี้ การพิสูจน์ว่าอุณหภูมิ 0 เคลวินเกิดได้จริงๆ นั้นมีแต่ในห้องทดลองเท่านั้น

อวกาศมันจึงหนาวได้ขนาดนี้นี่เอง และมันจึงไม่ใช่พื้นที่ชวนฝันอะไรเลย แต่เป็นพื้นที่น่ากลัวที่ไม่เป็นมิตรกับการดำรงอยู่ของมนุษย์โดยสิ้นเชิงมากกว่า

อ้างอิง

• Popular Mechanics. How Cold Is Space? The Weirdly Nihilistic Reason Why It’s Downright Frigid.http://bit.ly/3VDqkjN
• Wikipedia. Kelvin. https://en.wikipedia.org/wiki/Kelvin