Niedrigste gemessene Temperatur auf der Erde - Lowest temperature recorded on Earth

Luftaufnahme der Wostok-Station, dem kältesten direkt beobachteten Ort der Erde.
Die Lage der Vostok-Station in der Antarktis

Die niedrigste natürliche Temperatur, die jemals direkt am Boden der Erde gemessen wurde, beträgt –89,2 °C (−128.6 °F; 184,0 K) an der sowjetischen Wostok-Station in der Antarktis am 21. Juli 1983 durch Bodenmessungen.

Am 10. August 2010 zeigten Satellitenbeobachtungen eine Oberflächentemperatur von −93,2 °C (−135,8 °F; 180,0 K) bei 81,8 ° S 59,3 ° E entlang eines Kamms zwischen Dome Argus und Dome Fuji auf 3.900 m (12.800 ft) Elevation. Das Ergebnis wurde auf der 46. Jahrestagung der American Geophysical Union in San Francisco im Dezember 2013 veröffentlicht; es handelt sich um eine vorläufige Zahl, die überarbeitet werden kann. Der Wert wird nicht als die niedrigste Rekordtemperatur aufgeführt, da er durch Fernerkundung von Satelliten und nicht von bodengestützten Thermometern gemessen wurde81°48′S 59°18′E /  / -81,8; 59,3, anders als der Rekord von 1983. Die angekündigte Temperatur spiegelt die der Eisoberfläche wider, während die Vostok-Messwerte die Luft über dem Eis gemessen haben und daher nicht direkt vergleichbar sind. Neuere Arbeiten zeigen viele Orte in der Hochantarktis, an denen die Oberflächentemperaturen auf etwa −98 °C (−144 °F; 175 K) sinken. Aufgrund des sehr starken Temperaturgradienten nahe der Oberfläche implizieren diese oberflächennahe Lufttemperaturminima von etwa −94 °C (−137 °F; 179 K).

Historische Entwicklung

Am 21. Januar 1838 machte der russische Kaufmann Neverov in Jakutsk eine Aufnahme von −60 °C (−76 °F; 213 K). Am 15. Januar 1885 berichtete H. Wild, dass in Werchojansk eine Temperatur von -68 °C (-90 °F; 205 K) festgestellt wurde . Eine spätere Messung an derselben Stelle im Februar 1892 wurde mit −69,8 °C (−93,6 °F; 203,3 K) angegeben. Sowjetische Forscher kündigten später eine Aufzeichnung von -67,7 ° C (-89,9 ° F; 205,5 K) im Februar 1933 in Oimjakon an , etwa 650 km (400 Meilen) südöstlich von Werchojansk; diese Messung wurde von sowjetischen Texten bis in die 1940er Jahre als Rekordtief gemeldet, wobei die vorherige Messung von Werchojansk rückwirkend auf -67,6 ° C (-89,7 ° F; 205,6 K) angepasst wurde.

Die nächste zuverlässige Messung wurde während der Saison 1957 an der Amundsen-Scott-Südpolstation in der Antarktis durchgeführt und ergab am 11. K) am 17. September. Der nächste Tiefsttemperatur-Weltrekord lag bei -88,3 ° C (-184,8 K), gemessen an der sowjetischen Wostok-Station im Jahr 1968 auf dem antarktischen Plateau . Vostok brach am 21. Juli 1983 mit -89,2 °C (−128.6 °F; 184,0 K) erneut seinen eigenen Rekord. Dies bleibt der Rekord für eine direkt aufgezeichnete Temperatur.

Laborkühlung

Frühe Experimente

1904 gründete die niederländische Wissenschaftlerin Heike Kamerlingh Onnes in Leiden in den Niederlanden ein spezielles Labor mit dem Ziel, flüssiges Helium herzustellen . 1908 gelang es ihm, die Temperatur auf weniger als −269 °C (−452,2 F, 4 K) zu senken, was weniger als vier Grad über dem absoluten Nullpunkt liegt . Nur in diesem außergewöhnlich kalten Zustand verflüssigt sich Helium, der Siedepunkt von Helium liegt bei −268,94 °C (−452.092 F). Kamerlingh Onnes erhielt für seine Leistung den Nobelpreis .

Die Methode von Onnes beruhte darauf, den Druck der betreffenden Gase zu verringern, wodurch sie durch adiabatische Kühlung abgekühlt wurden . Dies folgt aus dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik;

wobei U = innere Energie , Q = dem System zugeführte Wärme , W = vom System geleistete Arbeit .

Betrachten Sie ein Gas in einer Kiste mit festgelegtem Volumen. Wenn der Druck in der Box höher als der atmosphärische Druck ist, wird unser Gas beim Öffnen der Box an der umgebenden Atmosphäre arbeiten, um sich auszudehnen. Da diese Expansion adiabatisch ist und das Gas Arbeit verrichtet hat

Da nun die innere Energie abgenommen hat, hat auch die Temperatur abgenommen.

Moderne Experimente

Im November 2000 wurden für ein Experiment am Niedertemperaturlabor der Technischen Universität Helsinki Kernspintemperaturen unter 100 pK gemeldet . Dies war jedoch die Temperatur einer bestimmten Art von Bewegung – einer Quanteneigenschaft namens Kernspin – und nicht die durchschnittliche thermodynamische Gesamttemperatur für alle möglichen Freiheitsgrade. Bei solch niedrigen Temperaturen wird das Konzept der " Temperatur " vielschichtig, da nicht angenommen werden kann, dass sich die Molekülbewegung über die Freiheitsgrade hinweg ausmittelt. Die entsprechende Spitzenemission erfolgt in Radiowellen und nicht im bekannten Infrarot, so dass sie von benachbarten Atomen sehr ineffizient absorbiert wird, was es schwierig macht, ein thermisches Gleichgewicht zu erreichen.

Das Low Temperature Laboratory verzeichnete 1999 eine Rekordtieftemperatur von 100 pK oder 1,0 × 10 -10 K.

Die derzeitige Vorrichtung zum Erreichen niedriger Temperaturen hat zwei Stufen. Die erste verwendet einen Helium-Verdünnungskühler , um Temperaturen von Millikelvin zu erreichen, dann verwendet die nächste Stufe die adiabatische Kernentmagnetisierung, um Picokelvin zu erreichen.

Extrem niedrige Temperaturen sind nützlich für die Beobachtung quantenmechanischer Phasen von Materie wie Suprafluiden und Bose-Einstein-Kondensaten , die durch thermische Bewegung gestört würden.

Siehe auch

Verweise

Externe Links