Questions aux experts
Ciel, Terre, Univers
Quelle est la température de l'espace ?
Etudiante à l'Ecole centrale Paris, avec une autre élève, nous intervenons dans deux CM2 dans le cadre La main à la pâte (cette intervention fait partie de nos études) sur le sujet la météorologie. Une question d'un élève nous a laissées perplexes : quelle est la température de l'espace. Nous avons personnellement du mal à définir une température vu que c'est le vide.
Wed 22/01/03 - 13:00
Pour répondre à cette question il faut d'abord savoir que la température est la traduction macroscopique de l'agitation microscopique des particules d'un gaz. La température est donc une mesure de la vitesse moyenne d'une particule du gaz.
Quand le nombre de particules est grand, comme dans une pièce par exemple, les nombreuses collisions finissent par homogénéiser leurs vitesses : les particules les plus rapides vont, par le biais des collisions, communiquer de l'énergie aux plus lentes. Cela permet de définir aisément une vitesse moyenne. Quand le nombre de particules est faible, il y a peu de collisions, et des particules rapides ("chaudes") peuvent cohabiter, sans quasiment les voir, avec des particules lentes ("froides").
L'espace n'est pas strictement vide, même si sa densité peut être inférieure aux meilleurs vides que l'on sache faire sur Terre, en laboratoire. Le jeu du chauffage par le rayonnement des étoiles, du refroidissement par rayonnement et par collisions (rares !) peuvent faire cohabiter des phases à différentes températures. Celles-ci vont de 10 kelvins (-263 °C) à 100 kelvins (-173 °C) pour les phases froides et sont de l'ordre de quelques milliers de kelvins pour les plus chaudes. Le jeu chauffage-refroidissement est important : au Soleil, et en orbite autour de la Terre, la température des satellites peut être positive et se compter en degrés. Sans réelle atmosphère, la température lunaire monte pendant la journée à +120°C pour retomber du côté obscur à -180°C environ.
Enfin, même dans un endroit vide de matière on peut définir une température si l'on est en présence d'un rayonnement : il s'agit de la température d'équilibre que le corps atteint sous l'influence du rayonnement. L'univers est baigné par le rayonnement diffus cosmologique (encore appelé rayonnement fossile), dont la température est de 2,7 kelvins. Dans un endroit loin de toute étoiles et vide de matière, un objet aurait donc, à l'équilibre une température de 2,7 kelvins.