Hvor varmt kan det blive?
Sommeren har ikke just været præget af tårnhøje temperaturer. En læser spørger, hvor varmt det egentligt kan blive. Vi tager en tur rundt på Jorden og tilbage til universets begyndelse.

Jorden har sine egne ekstremiteter, når det gælder temperaturer. Her tilbydes alt fra isnende -89 grader på Sydpolen til sveddryppende 58 grader i Libyen. Et eller andet sted der imellem finder du måske en temperatur, der passer dig. (Foto: Colourbox)

 

Sommeren har i skrivende stund været en kold en af slagsen. Derfor har mængden af udendørsaktiviteter også været begrænset. Til gengæld har man haft mulighed for at blive indendørs og læse nogle oplysende artikler på Videnskab.dk - hvor vi tidligere har skrevet om blandt andet, hvor i universet det er koldest.

De kolde temperaturer interesserer dog ikke vores læser Bo Rolfes Nissen. Kulde har han fået nok af. Han er mere interesseret i at vide, hvor varmt det kan blive.

Vi har taget et kig på sagen.

Temperaturen starter ved -273 grader celsius

Selvom Bo ikke interesserer sig for kolde temperaturer, så må enhver historie jo have sin begyndelse et sted. Også historien om temperaturer.

Hvis vi skal starte fra begyndelsen af temperaturskalaen, så er den lavest mulige temperatur 0 grader kelvin (-273,15 grader celsius). Ret beset er det absolutte nulpunkt kun teoretisk, da det ikke i praksis er muligt at få temperaturen så langt ned, men forskere er dog kommet tæt på.

Den nuværende rekord for laveste temperatur er på 0,0000000001 grader kelvin, hvilket på godt dansk kan oversættes til ’røv-koldt’.

Professor i fysik ved Roskilde Universitets Institut for Natur, Systemer og Modeller, Jeppe Dyre, der til dagligt leder grundforskningscentret ”Glas og Tid” og i den forbindelse arbejder med temperaturers indflydelse på glas og andre væsker, forklarer:

»Temperatur er et udtryk for atomer og molekylers kinetiske energi (bevægelse). Ved 0 grader kelvin står molekylerne i princippet helt stille, i hvert fald hvis man skal tænke helt enkelt på det. Ligningen for temperatur ½mv^2 fortæller os, at temperaturen aldrig kan blive mindre end nul på kelvin-skalaen, da værdien aldrig kan blive negativ for hverken masse (m) eller hastighed (v). Desuden er det i praksis umuligt at opnå, at molekyler står helt stille, og derfor er det absolutte nulpunkt kun en teoretisk minimums-temperatur,« siger han.

-89 grader celsius på Jorden

Bevæger vi os lidt højere op i forhold til det absolutte nulpunkt, kommer vi til universets gennemsnitstemperatur på -270 grader celsius. I takt med at universet stadigt udvider sig, falder temperaturen yderligere og nærmer sig det absolutte nulpunkt.

Jordens laveste registrerede temperatur er dog et par hundrede grader over universets temperatur. Det kan vi takke solen og drivhusgasserne for. Ikke desto mindre blev der i 1983 registreret en temperatur på -89 grader celsius på den russiske forskningsstation Vostok på Sydpolen.

I Danmark kommer vi ikke i nærheden af Sydpolen, når det gælder om at fryse. Vi kan ’blot’ bryste os af en laveste temperatur på -31,2 grader celsius. Den havde nordjyderne glæde af i 1982, hvor mange nok valgte at blive under dynen.

Libyen har haft den højeste temperatur på Jorden

Fakta

Selv alkohol kan fryse på Sydpolen Uheldigvis for f.eks. russere på Sydpolen fryser 40 procent vodka allerede ved -26,5 grader og kan derfor kun bruges som nogle voksenvenlige ispinde. Vælger russerne derimod at drikke vodka med et højere indhold af alkohol, kan frysetemperaturen komme ned på -114 grader ved 95 procent alkohol i den foretrukne drik. Et eller andet sted imellem -26,5 og -114 grader ligger en alkoholprocent, som lige akkurat ikke fryser ved -89 grader, men den er nok temmelig høj.

På vores rejse mod varmere temperaturer suser vi forbi vands frysepunkt ved 0 grader celcius og lander på en skoldhed sommerdag i august 1975, hvor temperaturen nåede op på 36,4 grader celsius i Holstebro.

36,4 grader celsius burde være nok til at lokke vores læser Bo ud af huset igen. Hvis ikke, så kan vi friste med en rejse til Libyen, der har registreret den højeste temperatur på Jorden i moderne tider. 58 sveddryppende grader celsius nåede termometeret op på i 1922. Rekorden står stadig den dag i dag.

Inden vi bevæger os ud i universet igen, så smutter vi lige en tur forbi de 100 grader celsius, som vand koger ved. Det er dog kun korrekt ved én atmosfæres tryk. Tager vi derimod til toppen af Mount Everest, falder det atmosfæriske tryk betragteligt, hvilket får vand til at koge allerede ved omkring 70 grader celsius.

Varmen venter på den anden side

Når vi nu alligevel er næsten ni kilometer oppe i luften, kan vi lige så godt bevæge os videre opad. Her bliver temperaturen koldere igen, jo længere ud vi kommer.

I den nedre del af atmosfæren (10-15 kilometer) er en god hovedregel, at temperaturen falder med én grad for hver 200 meter, vi bevæger os opad.

Ved 13 kilometer, der er flyvemaskiners foretrukne flyvehøjde, er temperaturen således faldet til omkring -50 grader celsius.

Herfra vender vi snuden mod solen for at få varmen igen, og faktisk øges temperaturen i den tynde atmosfære, når vi bevæger sig længere væk fra Jorden. Det holder dog brat op, når vi når ud i rummet, der som tidligere beskrevet kun er en anelse ’lunere’ end det absolutte nulpunkt.

Her må Bo lige holde kulden ud, mens vi tilbagelægger de 150 millioner kilometer, der er mellem Jorden og solens varmende stråler.

Solen laver molekyler om til plasma

Solens overflade har en temperatur på omkring 6.000 grader celsius. I kernen opnår solen dog en temperatur på uoverskuelige 15 millioner grader celsius.

»Ved 15 millioner grader celsius ophører atomer med at eksistere, som vi kender dem her fra Jorden. Hastigheden på atomernes individuelle dele flår atomerne fra hinanden, og i stedet får man en masse  atomkerner og frie elektroner, der farer rundt mellem hinanden. Denne tilstand kaldes plasmatilstanden,« fortæller Jeppe Dyre.

Samme temperatur kan næsten blive opnået ved en brintbombesprængning. Her kan temperaturen i ildkuglen nå op på 10 millioner grader.

Universets fødsel havde den højeste temperatur

Fakta

Tryk, vand og temperaturer Vand koger ved 70 grader på toppen af Mount Everest, da trykket der er meget laverede end ved havoverfladen. Selvom vand koger på toppen af Mount Everest, vil det stadig kun føles som 70 grader varmt.

Den absolutte maksimale temperatur finder vi dog hverken på Solen eller på Jorden, men et stykke tilbage i tiden - nærmere betegnet 13,7 milliarder år tilbage i tiden, da universet blev født.

Da masse har betydningen for temperaturen, må det være givet, at der ved universets fødsel, hvor alt masse i rummet var samlet i et enkelt punkt, må have været den højeste temperatur muligt.
I det punkt i tid og sted, som kaldes singulariteten, opstod universet, og i 10^-43 (det er nul komma toogfyrre nuller og så et éttal) sekunder efter universet blev født, var temperaturen den højest mulige.

Hvor varmt var det så? Det ved vi ikke.

»Der er, så vidt jeg ved, ingen teorier for temperaturen ved universets fødsel. Vores fysiske love gælder næppe på det tidspunkt, men det må givetvis have været temmelig varmt,« siger Jeppe Dyre.

Varmere end Planck-temperaturen?

På internettet kan man finde flere fora, hvor den maksimale temperatur diskuteres ivrigt. Her mener en stor del af debatdeltagerne, at den maksimale temperatur ved universets fødsel er den såkaldte Planck-temperatur, der forlader sig på kvantemekanikken.

Ved én Planck-temperatur-enhed, som måske har eksisteret ved universets fødsel, kan temperaturen således have været lidt over 1.400.000.000.000.000.000.000.000.000.000 grader celsius. Problemet er blot, at kvantemekanikkens love, som vi kender dem, formentligt ikke gælder for umiddelbart efter det øjeblik, hvor universet opstod.

Det efterlader muligheden for, at det kan have været endnu varmere på det tidspunkt, hvor al energi og masse i universet blev skabt.

Vi håber, at Bo kan finde en temperatur mellem det absolutte nulpunkt og universets fødsel, der passer ham. Alternativt kan han jo tage noget varmere tøj på.

Bo Rolfes Nissen skal have tak for det gode spørgsmål, og vi kvitterer med en Spørg Videnskaben-t-shirt. Vi takker også Jeppe Dyre for det gode svar.

Du kan læse andre spørgsmål og svar i Spørg Videnskaben eller sende dit eget spørgsmål ind til redaktionen@videnskab.dk.

Du kan også købe Videnskab.dk's bestseller 'Hvorfor lugter mine egne prutter bedst?' med 77 af de bedste spørgsmål og svar fra arkiverne.