MENGAPA ANGKASA ITU SANGAT SEJUK SEKIRANYA MATAHARI ITU SANGAT PANAS?

Pautan ke artikel asal:

Donavyn Coffey. (24 Jun 2019). Why is space so cold if the sun is so hot? Popular Science.
https://www.popsci.com/why-is-space-cold-sun-hot/

Penterjemah: Alam Bahasa

Mengapa ruang angkasa itu sangat sejuk sekiranya matahari itu sangat panas? Soalan yang bijak. Tidak seperti habitat kita di bumi, sistem suria kita ini penuh dengan suhu yang ekstrim. Matahari merupakan bebola api dan gas yang bersuhu hampir 15 000 000℃ pada bahagian teras dan 6000℃ pada bahagian permukaan. Namun, suhu angkasa pula mencapai suhu -270℃. Bagaimana hal ini boleh terjadi?

Haba bergerak merentasi angkasa sebagai radiasi, iaitu sebuah tenaga gelombang inframerah daripada objek yang lebih panas kepada objek yang lebih sejuk. Gelombang radiasi tersebut mempercepatkan molekul yang bersentuhan dengannya lalu menyebabkannya menghangat. Begitulah kaedah haba bergerak dari matahari ke bumi.

Akan tetapi, tenaga gelombang inframerah itu tadi hanya menghangatkan molekul-molekul dan jirim yang bersentuhan secara langsung pada laluannya. Justeru perkara-perkara lain kekal bersuhu sejuk. Misalnya planet Utarid, suhu waktu malam di sana boleh mencapai 500℃ lebih rendah berbanding suhu di waktu siang yang terdedah dengan tenaga gelombang inframerah, menurut NASA.

Berbanding dengan keadaan di bumi, di mana udara di sekeliling kita tetap hangat walaupun berada dalam keadaan yang terlindung, atau bahkan pada musim tertentu dan juga pada waktu malam. Hal ini kerana haba bergerak ke seluruh planet kita ini dengan tiga kaedah, iaitu pengaliran, perolakan dan juga radiasi.

Apabila radiasi matahari bersentuhan dan menghangatkan molekul-molekul di atmosfera bumi, ia mengalirkan tenaga lebihan itu kepada molekul di sekelilingnya. Molekul-molekul itu kemudiannya saling bertembung dan menghangatkan kawasan sekitar. Pemindahan haba dari satu molekul ke satu molekul ini dipanggol sebagai pengaliran, dan ia merupakan tindak-balas berantai yang menghangatkan kawasan-kawasan di luar laluan radiasi matahari.

Walau bagaimanapun, ruang angkasa bersifat vakum. Molekul gas di ruang angkasa terlalu sedikit dan jauh antara satu sama lain sehingga tidak membolehkannya saling bertembung. Maka, walaupun matahari menghangatkan molekul-molekul tersebut menerusi tenaga gelombang inframerah, proses pemindahan haba tersebut melalui tindak-balas pengaliran tidak mungkin berlaku. 

Begitulah juga dengan tindak-balas perolakan, iaitu satu bentuk pemindahan haba yang berlaku melalui kehadiran graviti. Tindak balas ini penting dalam menyebarkan kehangatan di seluruh bumi, namun ia tidak dapat berlaku di ruang angkasa yang tidak ada graviti.

Perkara-perkara sebegini adalah antara yang dipertimbangkan oleh Elisabeth Abel, seorang jurutera haba yang bertugas dalam projek DART NASA, ketika beliau menyiapkan jentera-jentera dan peralatan untuk perjalanan-panjang merentas ruang angkasa. Menurutnya ketika bekerja di Parker Solar Probe (Prob Suria Parker), keadaan di ruang angkasa sememangnya seperti yang dinyatakan di atas.

Sebagaimana yang boleh kita teka menerusi namanya, Parker Solar Probe merupakan sebahagian daripada misi yang dilancarkan oleh NASA untuk mengkaji matahari. Prob ini memfokuskan pada lapisan luar atmosfera matahari, dipanggil sebagai corona lalu mengumpulkan data tentangnya. Pada April 2019, prob tersebut berada sekitar 24 juta kilometer dari matahari, jarak yang paling dekat pernah dicapai oleh prob berkenaan. Pelindung haba yang memenuhi satu sisi prob berkenaan berkemungkinan menjadi faktor penting bagi kejayaan tersebut.

“Fungsi pelindung haba tersebut,” ujar Abel, “adalah untuk memastikan tiada radiasi suria dapat menyentuh mana-mana bahagian pada prob berkenaan.” Maka, walaupun pelindung haba itu menerima suhu setinggi 121℃ daripada matahari, badan prob itu sendiri kekal sejuk, iaitu sekitar -150℃.

Sebagai ketua jurutera haba untuk DART, iaitu sebuah pesawat angkasa yang direka khusus untuk bertembung dengan asteroid lalu meletupkannya, Abel mengambil langkah praktikal untuk menangani suhu di ruang angkasa. Variasi suhu ekstrim di antara sejuk beku dan panas mendidih memberikan cabaran yang bukan kecil. Sebahagian daripada badan pesawat angkasa itu perlukan kelengkapan bantuan untuk mengekalkannya bersuhu sejuk, sementara bahagian lain pula memerlukan peralatan yang membantunya kekal hangat.

Persiapan untuk perubahan naik-turun suhu pada skala ratusan darjah mungkin kedengaran sangat mencabar, namun begitulah keadaan alami di ruang angkasa. Keanehan yang paling hakiki sebenarnya terletak pada bumi; di kala suhu yang terlampau sejuk dan terlampau panas, atmosfera bumi masih jua mampu mengekalkan kesederhanaan suhu, paling tidak sehingga sekarang.