Lägsta temperatur som registrerats på jorden

Flygfoto av Vostok Station , den kallaste direkt observerade platsen på jorden.

Placeringen av Vostok Station i Antarktis

Den lägsta naturliga temperaturen som någonsin registrerats direkt på marknivå på jorden är −89,2 °C (−128,6 °F; 184,0 K) vid den dåvarande sovjetiska Vostokstationen i Antarktis den 21 juli 1983 genom markmätningar.

Den 10 augusti 2010 visade satellitobservationer en yttemperatur på −93,2 °C (−135,8 °F; 180,0 K) vid , längs en ås mellan Dome Argus och Dome Fuji , på 3 900 m (12 800 fot) höjd. Resultatet rapporterades vid American Geophysical Unions 46:e årsmöte i San Francisco i december 2013; det är en preliminär siffra och kan komma att revideras. Värdet är inte listat som den rekordlägsta temperaturen eftersom det mättes med fjärranalys från satellit och inte med markbaserade termometrar , till skillnad från rekordet från 1983. Den aviserade temperaturen återspeglar isytans, medan Vostok-avläsningarna mätte luften ovanför isen, så de två är inte direkt jämförbara. Nyare arbete visar många platser i det höga Antarktis där yttemperaturerna sjunker till cirka −98 °C (−144 °F; 175 K). På grund av den mycket starka temperaturgradienten nära ytan, innebär dessa lufttemperaturminimum nära ytan på cirka −94 °C (−137 °F; 179 K).

Historisk utveckling

Den 21 januari 1838 registrerade en rysk köpman vid namn Neverov en temperatur på −60 °C (−76 °F; 213 K) i Yakutsk . Den 15 januari 1885 rapporterade H. Wild att en temperatur på -68 °C (-90 °F; 205 K) uppmättes i Verkhojansk . En senare mätning på samma plats i februari 1892 rapporterades till -69,8 °C (-93,6 °F; 203,3 K). Sovjetiska forskare tillkännagav senare en inspelning av -67,7 °C (−89,9 °F; 205,5 K) i februari 1933 vid Oymyakon , cirka 650 km (400 mi) sydost om Verkhojansk; denna mätning rapporterades av sovjetiska texter genom 1940-talet som en rekordlåg nivå, med den tidigare mätningen från Verkhoyansk retroaktivt justerad till -67,6 °C (-89,7 °F; 205,6 K).

Nästa tillförlitliga mätning gjordes under säsongen 1957 vid Amundsen-Scott South Pole Station i Antarktis , vilket gav −73,6 °C (−100,5 °F; 199,6 K) den 11 maj och −74,5 °C (−102,1 °F; 198,7) K) den 17 september. Nästa världsrekord låga temperatur var en avläsning på -88,3 °C (-126,9 °F; 184,8 K), uppmätt vid den sovjetiska Vostok-stationen 1968, på den antarktiska platån . Vostok slog återigen sitt eget rekord med en avläsning på −89,2 °C (−128,6 °F; 184,0 K) den 21 juli 1983. Detta är fortfarande rekordet för en direkt inspelad temperatur.

Laboratoriekylning

Tidiga experiment

1904 skapade den holländska forskaren Heike Kamerlingh Onnes ett speciellt labb i Leiden i Nederländerna med syftet att producera flytande helium . 1908 lyckades han sänka temperaturen till mindre än −269 °C (−452,2 F, 4 K), vilket är fyra grader över den absoluta nollpunkten . Endast i detta exceptionellt kalla tillstånd kommer helium att smälta, kokpunkten för helium är -268,94 °C (-452,092 F). Kamerlingh Onnes fick ett Nobelpris för sin prestation.

Onnes metod förlitade sig på att trycksänka de aktuella gaserna, vilket fick dem att svalna genom adiabatisk kylning . ^{[ citat behövs ]} Detta följer av termodynamikens första lag;

$\Delta U=\Delta Q-\Delta W$

där U = intern energi , Q = värme tillförd till systemet, W = arbete utfört av systemet.

Tänk på en gas i en låda med inställd volym. Om trycket i lådan är högre än atmosfärstrycket, kommer vår gas att vid öppning av lådan göra arbete på den omgivande atmosfären för att expandera. Eftersom denna expansion är adiabatisk och gasen har fungerat

$\Delta Q=0$

$\Delta W>0$

$\Rightarrow \Delta U<0$

Nu när den inre energin har minskat, har temperaturen också minskat. ^{[ citat behövs ]}

Moderna experiment

Från och med november 2000 rapporterades kärnspinntemperaturer under 100 pK för ett experiment vid Helsingfors tekniska universitets lågtemperaturlaboratorium. Detta var dock temperaturen för en viss typ av rörelse - en kvantegenskap som kallas kärnspinn - inte den totala genomsnittliga termodynamiska temperaturen för alla möjliga frihetsgrader. Vid så låga temperaturer blir begreppet " temperatur " mångfacetterat eftersom molekylär rörelse inte kan antas vara genomsnittligt över frihetsgrader. ^{Motsvarande toppemission .} kommer att vara i radiovågor, snarare än i det välbekanta infraröda, så det absorberas mycket ineffektivt av närliggande atomer, vilket gör det svårt att nå termisk jämvikt

Lågtemperaturlaboratoriet registrerade en rekordlåg temperatur på 100 pK , eller 1,0 × 10 ⁻¹⁰ K 1999.

Den nuvarande apparaten för att uppnå låga temperaturer har två steg. Den första använder ett kylskåp med heliumutspädning för att nå temperaturer på millikelvin, sedan använder nästa steg adiabatisk kärnavmagnetisering för att nå pikokelvin.

Extremt låga temperaturer är användbara för observation av kvantmekaniska faser av materia som supervätskor och Bose-Einstein-kondensat , som skulle störas av termisk rörelse.

Se även

externa länkar

Detaljer om HUT-experiment, inklusive detaljer om kryostaten