宇宙の温度はマイナス270℃。なのに宇宙ステーションの外は100℃超えになる理由

読む前に予想してみよう!
宇宙空間に出ると、人の体は一瞬で凍りつく
真空では熱が逃げにくく、一瞬では凍らない。危険なのは気圧がないことなど別の理由。
- 対象
- 宇宙全体の背景放射
- 規模
- 全天観測(衛星)
- 研究の種類
- 観測研究
- 確かさ
- ★★★★★
宇宙を満たすビッグバンの残り光は約2.7K(約−270℃)。でも真空では熱が伝わりにくく、日なたの物体は100℃以上、日かげは−100℃以下にもなる。
ひとことで言うと宇宙は寒い。でも日なたに出るとアツアツになる!
「宇宙って何度なの?」と聞かれたら、なんと答えますか?
よく聞くのは「マイナス270℃」。でも、宇宙ステーションの外では、太陽に照らされた面が100℃を超えることもあります。どちらも本当です。いったい、どういうことなのでしょう。
01宇宙の「背景」はマイナス270℃
宇宙全体は、ビッグバンのなごりの光で満たされています。これを宇宙マイクロ波背景放射と呼びます。
ケルビンは、絶対零度(約−273℃)をゼロとする温度の単位です。2.7Kは、およそ−270℃。宇宙の何もない場所に、太陽などから遠く離れて置かれた物体は、最終的にこの温度近くまで冷えていきます。
02でも、日なたは「アツアツ」
ここで大切なのが、真空では熱の伝わり方がちがうということです。
地上では、熱は空気や水を通じて伝わります(伝導・対流)。でも宇宙にはほとんど空気がありません。熱は主に光や赤外線として飛んでいく(放射)ことで伝わります。
そのため、太陽の光を直接浴びる面はどんどん熱をためこみ、100℃以上に。反対に、日かげの面は熱を宇宙へ逃がす一方で、−100℃以下まで冷えることもあります。宇宙船や宇宙服が、断熱材や反射材でしっかり包まれているのはこのためです。

03「魔法びん」と同じしくみ
じつは、身近なところにも同じしくみがあります。魔法びん(真空断熱ボトル)です。
内側と外側の間を真空にすると、熱が伝わりにくくなるため、熱い飲み物は熱いまま、冷たい飲み物は冷たいままになります。宇宙空間は、言ってみれば巨大な魔法びんの中のような場所なのです。
04背景放射より寒い場所もある
宇宙で一番寒い場所は、背景放射の2.7Kではありません。ケンタウルス座の方向にあるブーメラン星雲は、ガスが猛スピードで広がることで冷え、約1Kと、背景放射より冷たいことが1997年の研究で報告されています。
05絶対零度より低い温度はない
そもそも温度とは、物を作る原子や分子がどれくらい激しく動いているかを表すものです。その動きが最も小さくなる温度が絶対零度(−273.15℃)で、これより低い温度はありません。
宇宙の背景の2.7Kは、その絶対零度よりたった2.7度高いだけ。宇宙の何もない空間は、温度の目盛りのいちばん下に近い場所なのです。
06まとめ
「宇宙は何度?」の正解は、「背景はマイナス270℃。でも、置かれた場所と日当たりでまるで違う」でした。
宇宙は、ただ寒いだけの場所ではありません。熱の逃げ道が少ない、巨大な魔法びんのような世界なのです。
この研究を英語で読もう原田英語の English CornerHow cold is space?
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4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く
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この研究を英語で読もう
People often say that space is very cold. This is partly true. Space is filled with old light from the Big Bang, and its temperature is about minus 270 degrees Celsius.
But things in space can also get very hot. There is almost no air in space, so heat moves mainly as light. The side of an object in the sun can go above 100 degrees. The side in the shade can fall below minus 100 degrees.
77 words ・ CEFR A2
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宇宙はとても寒いとよく言われます。これは半分正しいです。宇宙はビッグバンからの古い光で満たされていて、その温度は約マイナス270℃です。
しかし、宇宙にある物はとても熱くなることもあります。宇宙にはほとんど空気がないので、熱は主に光として移動します。物体の日なたの面は100℃を超えることがあります。日かげの面はマイナス100℃より下がることがあります。
4択リーディングクイズ
Q1. What is the passage mainly about?
背景は約−270℃と寒いが、日なたの物体は100℃を超える、という「寒くて熱い」宇宙の温度が全体のテーマなので B。
Q2. How hot can the sunny side of an object in space get?
The side of an object in the sun can go above 100 degrees. とあるので D。−100℃以下は日かげの面。
Q3. In this passage, "the shade" means ...
shade は「日かげ」。in the sun(日なた)と対比されているので A。
How cold is space? The usual answer is about minus 270 degrees Celsius. In 1965, two scientists at Bell Labs in the United States noticed a weak radio noise that came equally from every direction. It turned out to be the leftover light of the Big Bang, which is now called the cosmic microwave background.
Later, careful measurements showed that its temperature is about 2.7 kelvin. However, this is not the whole story. Because space is almost a perfect vacuum, heat cannot be carried by air or water.
Instead, it travels mainly by radiation. As a result, the sunny side of an object can rise above 100 degrees, while the shady side can drop below minus 100 degrees. This is why spacecraft are covered with insulation.
126 words ・ CEFR B1
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宇宙はどれくらい寒いのでしょうか。よくある答えは約マイナス270℃です。1965年、アメリカのベル研究所の2人の科学者が、あらゆる方向から同じように届く弱い電波の雑音に気づきました。それはビッグバンの残り光だとわかり、現在では宇宙マイクロ波背景放射と呼ばれています。
その後の精密な測定で、その温度は約2.7ケルビンだとわかりました。しかし、話はこれで終わりではありません。宇宙はほぼ完全な真空なので、熱は空気や水によって運ばれません。
代わりに、主に放射によって伝わります。その結果、物体の日なたの面は100℃以上に上がる一方、日かげの面はマイナス100℃以下に下がることがあります。宇宙船が断熱材で覆われているのはこのためです。
4択リーディングクイズ
Q1. What did the two scientists at Bell Labs discover in 1965?
a weak radio noise ... turned out to be the leftover light of the Big Bang とあるので B。
Q2. Why can objects in space become very hot or very cold?
真空では空気や水が熱を運べず、主に放射で伝わる(travels mainly by radiation)ため、と説明されているので A。断熱材は対策であって原因ではない。
Q3. What can we infer from the passage?
背景は約2.7Kだが this is not the whole story とし、日なたと日かげで大きく違うと述べているので C。
Asking for the temperature of space sounds simple, but the answer depends on what we mean by temperature. The universe is filled with the cosmic microwave background, the afterglow of the Big Bang. It was found by accident in 1965, when Penzias and Wilson at Bell Labs could not get rid of a faint noise in their antenna.
Later analyses put its temperature at about 2.725 kelvin, with an uncertainty of roughly a thousandth of a degree. That is the source of the familiar figure of "minus 270 degrees," and it describes the background radiation rather than every object in space. An object placed far from any star would eventually cool to near this value, only a few degrees above absolute zero. Near the Sun, things are completely different.
A vacuum contains almost no matter, so heat cannot move by conduction or convection and must be absorbed and given off as radiation. As a result, surfaces in direct sunlight can exceed 100 degrees Celsius, while shaded ones can fall below minus 100. The background is not even the coldest place known. The Boomerang Nebula, cooled by rapidly expanding gas, is reported to be about 1 kelvin.
196 words ・ CEFR B2
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宇宙の温度を尋ねるのは簡単そうに聞こえますが、答えは「温度」が何を意味するかによって変わります。宇宙はビッグバンの残光である宇宙マイクロ波背景放射で満たされています。これは1965年、ベル研究所のペンジアスとウィルソンがアンテナのかすかな雑音を取り除けなかったときに偶然発見されました。
その後の分析で、温度は約2.725ケルビン、誤差はおよそ1000分の1度とされました。これがよく聞く「マイナス270℃」という数字のもとで、宇宙のあらゆる物体ではなく、背景放射の温度を表しています。どの恒星からも遠く離れた場所に置かれた物体は、最終的にこの値近く、つまり絶対零度よりわずか数度高いだけの温度まで冷えていきます。太陽の近くでは、事情がまったく違います。
真空にはほとんど物質がないため、熱は伝導や対流では移動できず、放射として吸収・放出されるしかありません。そのため、直射日光を浴びる面は100℃を超えることがあり、日かげの面はマイナス100℃以下に下がることもあります。背景放射は、知られている中で最も寒い場所ですらありません。急速に膨張するガスによって冷やされたブーメラン星雲は、約1ケルビンだと報告されています。
4択リーディングクイズ
Q1. What is the main point of the passage?
冒頭で答えは温度の意味による、と述べ、「マイナス270℃」は背景放射の温度で宇宙のすべての物体の温度ではないと説明しているので B。A は一部の詳細にすぎない。
Q2. According to the passage, why do surfaces in sunlight become so hot in space?
heat cannot move by conduction or convection and must be absorbed and given off as radiation とあり、その結果として日なたは100℃を超える、と続くので D。
Q3. What does the example of the Boomerang Nebula show?
The background is not even the coldest place known とした上で、約1Kのブーメラン星雲を挙げているので C。
重要単語
- absolute zeroB2名詞(句)絶対零度Nothing can be colder than absolute zero.
約−273.15℃。原子の動きが最小になる温度。absolute は「絶対的な」で、absolutely(まったくその通り)とセットで覚える。 - kelvinC1名詞ケルビン(温度の単位)The background of space is about 2.7 kelvin.
絶対零度を0とする単位で、記号は K。物理学者ケルビン卿に由来。数字の後でも複数形 kelvins より kelvin が一般的。 - vacuumB2名詞真空Heat does not travel easily through a vacuum.
u が2つ続くつづりに注意。vacuum cleaner(掃除機)、vacuum bottle(魔法びん)も頻出。 - radiationB2名詞放射(熱や光が電磁波で伝わること)In space, heat moves by radiation.
radiate(放射する)の名詞形。radio・radius と同じく「光線・半径」を表すラテン語 radius が語源。 - insulationC1名詞断熱材・断熱Spacecraft use insulation to control temperature.
insulate(断熱する・隔離する)の名詞形。語源はラテン語 insula(島)=「島のように切り離す」。peninsula(半島)と同語源。 - afterglowC1名詞残光・なごりの光The background radiation is the afterglow of the Big Bang.
after(後)+glow(ほのかに光る)。比喩的に「(成功などの)余韻」の意味でも使う。 - detectB2動詞検出する・見つけるThe signal was detected by accident.
detective(探偵)と同語源。detect A in B「B の中に A を検出する」。入試の科学系長文で頻出。
動画でもっと知る
動画は各チャンネルの公式埋め込みで表示しています(YouTube)。
公式・一次情報をチェック
- Planck and the cosmic microwave background(ESA)esa.int
- WMAP Overview(NASA Science)science.nasa.gov
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宇宙の温度はマイナス270℃。と言われるけど、実は話はそんなに単純じゃない。真空だから熱が伝わりにくく、太陽に照らされた物は100℃以上、日かげはマイナス100℃以下になるらしい。「宇宙は何度?」の正しい答え方。
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出典・参考文献(4件)タップで表示
- Penzias & Wilson (1965) A Measurement of Excess Antenna Temperature at 4080 Mc/s, The Astrophysical Journaldoi.org
- Fixsen (2009) The Temperature of the Cosmic Microwave Background, The Astrophysical Journaldoi.org
- Sahai & Nyman (1997) The Boomerang Nebula: The Coldest Region of the Universe?, The Astrophysical Journaldoi.org
- ESA: Planck and the cosmic microwave backgroundesa.int
※本記事は上記の研究・公開資料をもとに、原田英語が独自の言葉で解説したものです。引用は著作権法第32条の範囲で行い、出典を明記しています。画像はすべてオリジナルのイメージです。研究結果には限界や個人差があります。誤りのご指摘は原田英語のお問い合わせフォームから。










