ما هي درجة حرارة الفضاء أو بصيغة أخرى الفضاء؟

للإجابة على هذا السؤال، يجب أن نعرف في البداية أن درجة الحرارة هي ترجمة عينية للتهيج الميكروسكوبي لجزيئات الغاز. فالحرارة ما هي إذاً سوى قياس لمتوسط سرعة جزيء الغاز. عندما يزيد عدد الجزيئات، كما هو الحال داخل غرفة ما مثلاً، فإن الاصطدامات المتعددة تؤدي إلى تجانس توزيع السرعات، فتنقل الجزيئات الأكثر سرعة طاقتها إلى الأبطأ في السرعة عن طريق تلك الاصطدامات. الأمر الذي من شأنه إيجاد متوسط للسرعة وبالتالي للحرارة. أما إذا كان عدد الجزيئات قليلاً، فتقل الاصطدامات وقد تنضم الجزيئات السريعة ("الساخنة")، دون أن نراها بوضوح، إلى الجزيئات البطيئة ("الباردة")، وهنا قد يفقد مفهوم الحرارة معناه. فالفضاء ليس فارغاً تماماً حتى وإن قلت كثافته عن أفضل الفراغات التي يمكن الحصول عليها على كوكب الأرض في المعامل. فقد تسهم لعبة التسخين عن طريق أشعة النجوم وكذلك التبريد عن طريق الأشعة والاصطدامات (نادرة!) في تعايش أطوار مختلفة من الحرارة تتراوح ما بين 10 كلفن (-263درجة مئوية) إلى 100 كلفن (-173 درجة مئوية) بالنسبة للأطوار الباردة وتبلغ عدة آلاف كلفن للأطوار الأكثر سخونة. ولعمليتي التسخين والتبريد أهمية كبرى: في الشمس وفي المدارات حول الأرض، قد تكون حرارة الأقمار الصناعية موجبة ويتم عدها بالموجب. وبدون الغلاف الجوي الحقيقي، ترتفع درجة الحرارة القمرية خلال اليوم لتصل إلى +120 درجة مئوية لتنخفض في الجانب المظلم إلى -180 درجة مئوية تقريباً. وفي النهاية، حتى في المكان الذي يخلو من المادة، يمكن تحديد درجة الحرارة إذا أتيح الإشعاع، فالأمر هنا يتعلق بدرجة الحرارة المتزنة التي يصل إليها الجسم تحت تأثير الإشعاع (حيث يسخن بسببه ويبرد بالإشعاع). ويحاط الكون بالإشعاع الكوني المنتشر الذي تبلغ حرارته 7ر2 كلفن. وفي الأماكن البعيدة عن النجوم وتخلو من المواد قد تصل حرارة الجسم عند الاتزان لدرجة 7ر2 كلفن (حوالي -270 درجة مئوية).

من الصعب تقديم إجابة مبسطة على هذا السؤال حيث أن فكرتنا البديهية عن الحرارة تنشأ عن علاقتنا بالمادة والهواء والماء وترتبط بصور أقل بالإشعاع، فنحن نعلم أن حرارة الترمومتر المعرض للشمس تتوقف على نوعية السائل الموجود داخل الترمومتر... وفي الفضاء، الأمر يشيه ذلك. ما هو الترمومتر المستخدم؟ إذا أخذنا "جسم أسود" ونختبئ من مصادر الحرارة القريبة فدرجة الحرارة التي سوف نسجلها سوف تمثل الرقعة الكونية المنتشرة (الإشعاع المتحجر الناتج عن الانفجار الكبير الذي يحيط بالكون ككل) أي حوالي 73ر2 درجة كلفن (حوالي -270 درجة مئوية)، وفي المكان الذي توجد فيه مادة (غاز، أتربة) قد تصل الحرارة إلى درجات مرتفعة جداً (ملايين الدرجات).