Κεν?

Στην κλασικ? φυσικ? , ω? κεν? ορ?ζεται η απ?λυτη απουσ?α ?λη? σε μια περιοχ? του χ?ρου .

Το τ?λειο κεν? (? απ?λυτο κεν? ) ε?ναι μια εξιδαν?κευση που φα?νεται πω? δεν μπορε? να υπ?ρξει στην πραγματικ?τητα του δικο? μα? σ?μπαντο?, αλλ? προσεγγ?ζεται μερικ?? στο εξ?τερο δι?στημα . Οι φυσικο? χρησιμοποιο?ν τον ?ρο μερικ? κεν? για να περιγρ?ψουν το ατελ?? κεν? που παρατηρε?ται στον πραγματικ? κ?σμο. Μια πλ?ρη? περιγραφ? τη? ατελο?? αυτ?? φυσικ?? κατ?σταση? θα απαιτο?σε να προσδιοριστο?ν περισσ?τερε? παρ?μετροι, ?πω? η θερμοκρασ?α καθ?? στην ιδανικ?τερη παρατηρ?σιμη κατ?σταση κενο?, αυτ?ν του διαστ?ματο?, υπ?ρχουν π?ντα μερικ? ?τομα υδρογ?νου αν? κυβικ? μ?τρο. Ακ?μα ?μω? κι αν αφαιρο?σαμε ?λη την ?λη με τη γνωστ? μορφ? τη? απ? τον χ?ρο, σ?μφωνα με την κβαντικ? μηχανικ? , τα ιδεατ? σωματ?δια που εμφαν?ζονται για απειροελ?χιστο χρ?νο και ξαναχ?νονται και η σκοτειν? εν?ργεια τη? οπο?α? τα αποτελ?σματα ε?ναι παρατηρ?σιμα δεν μα? αφ?νουν να ελπ?σουμε για δυνατ?τητα δημιουργ?α? πραγματικο? κενο? στον κ?σμο που γνωρ?ζουμε.

Ω? αντ?θετη ?ννοια του κενο?, μια ιδεατ? κατ?σταση ?που ο τρισδι?στατο? χ?ρο? καλ?πτεται εντελ?? απ? ?λη, καλε?ται πλ?ρε? (plenum) .

Μηχανολογ?α [ Επεξεργασ?α | επεξεργασ?α κ?δικα ]

Στη μηχανολογ?α , κεν? χαρακτηρ?ζεται οποιαδ?ποτε περιοχ? εντ?? τη? οπο?α? η π?εση εν?? αερ?ου ε?ναι μικρ?τερη τη? ατμοσφαιρικ?? π?εση? . Οι μηχανικο? μετρο?ν τι? διαβαθμ?σει? του κενο? με τι? ?διε? μον?δε? π?εση? . Η μον?δα SI για την π?εση ε?ναι το πασκ?λ (pascal) (σ?ντμηση Pa), αλλ? στην πρ?ξη το κεν? μετρι?ται σε μον?δε? torr (Τορρικ?λι), που ισο?ται με 133,3223684 μον?δε? πασκ?λ. Συχν? μετρι?ται επ?ση? κ?νοντα? χρ?ση τη? βαρομετρικ?? κλ?μακα? , ? δ?νεται σαν ποσοστ? τη? ατμοσφαιρικ?? π?εση? ( μον?δα bar ). Επ?ση? για εμπορικο?? σκοπο??, το κεν? συχν? μετρ?ται σε χιλιοστ?μετρα υδραργ?ρου (mmHg). Αυτ? σημα?νει ?τι η π?εση στο κεν?, ?ταν προσδιορ?ζεται σε χιλιοστ?μετρα υδραργ?ρου, ε?ναι ?ση με τα αναφερ?μενα χιλιοστ? υδραργ?ρου αφαιρο?μενα απ? το 759,968. Συνεπ??, μια π?εση 660 mmHg ισοδυναμε? με π?εση (759,968 - 660) = 99,968 mmHg. Εδ?, τα 759,968 mmHg σημα?νουν το τ?λειο ? απ?λυτο κεν?. Συνηθ?στερα ακολουθε?ται το ακ?ραιο 760 mmHg = 76 cmHg = 30 inHg = 100% (σε ποσοστ? κενο?).

Τα ?ργανα που χρησιμοποιο?νται για τη μ?τρηση πι?σεων χαμηλ?τερη τη? ατμοσφαιρικ?? ονομ?ζονται κεν?μετρα σε αντ?θεση των οργ?νων που μετρο?ν μεγαλ?τερε? πι?σει? και λ?γονται μαν?μετρα ? θλιβ?μετρα .
Αν η μ?τρηση μεγ?λων πι?σεων αρχ?ζει απ? το τ?λειο κεν? τ?τε λ?γεται πω? εκφρ?ζει απ?λυτη π?εση . Αν ?μω? αρχ?ζει απ? τη? ατμοσφαιρικ?? π?εση? και προ? τα ?νω τ?τε λ?γεται πω? εκφρ?ζει πραγματικ? π?εση (λ?γεται και μανομετρικ? π?εση). Η διαφορ? μεταξ? των δ?ο παραπ?νω πι?σεων ε?ναι η βαρομετρικ? π?εση . Επομ?νω? οποιαδ?ποτε "απ?λυτη π?εση" ( ρ ) ισο?ται με την αντ?στοιχη "πραγματικ?" ( ρ _υ) συν τη "βαρομετρικ?" ( Β ).Οι μαθηματικ?? σχ?σει? ε?ναι οι εξ??:

ρ = ρ _υ + Β καθ?? και

ρ _υ = ρ - Β

Παρ?δειγμα : ?στω ?τι μ?σα σ? ?να λ?βητα ο υφιστ?μενο? ατμ?? πι?ζει τα τοιχ?ματ? του με "απ?λυτη π?εση" 15 τεχνικ?ν ατμοσφαιρ?ν (At). Επειδ? ?μω? εξωτερικ? του λ?βητα επικρατε? η βαρομετρικ? π?εση, ?πεται ?τι η συνισταμ?νη π?εση, με την οπο?α ο ατμ?? πι?ζει τα τοιχ?ματα, απ? μ?σα προ? τα ?ξω, ε?ναι ?ση με την πραγματικ? ? μανομετρικ? που δεικν?ει και το μαν?μετρο του λ?βητα. Αν δηλαδ? το βαρ?μετρο αντ?στοιχα δ?νει 760 mmHg, που ισο?ται με 1,033 At (δηλαδ? τη συνηθ?στερη τιμ? βαρομετρικ?? π?εση? στην επιφ?νεια τη? θ?λασσα?), τ?τε η "πραγματικ? π?εση" θα ε?ναι ακριβ?? 15 - 1,033 = 13,967 At ? περ?που 14 At. Συνεπ?? την τιμ? αυτ? θα δεικν?ει και το θλιβ?μετρο του λ?βητα.

Διαβαθμ?σει? του κενο? [ Επεξεργασ?α | επεξεργασ?α κ?δικα ]

Διαβαθμ?σει? του κενο? σε δι?φορε? μον?δε? μ?τρηση?
Vacuum quality	Torr	Pa	Ατμ?σφαιρε?
Ατμοσφαιρικ? π?εση	760	1.013 × 10 ⁵	1
Χαμηλ? κεν?	760 με 25	1 × 10 ⁵ με 3 × 10 ³	9.87 × 10 ^?1 με 3 × 10 ^?2
Μ?σο κεν?	25 με 1 × 10 ^?3	3 × 10 ³ με 1 × 10 ^?1	3 × 10 ^?2 με 9.87 × 10 ^?7
Υψηλ? κεν?	1 × 10 ^?3 με 1 × 10 ^?9	1 × 10 ^?1 με 1 × 10 ^?7	9.87 × 10 ^?7 με 9.87 × 10 ^?13
Πολ? υψηλ? κεν?	1 × 10 ^?9 με 1 × 10 ^?12	1 × 10 ^?7 με 1 × 10 ^?10	9.87 × 10 ^?13 με 9.87 × 10 ^?16
Εξαιρετικ? υψηλ? κεν?	< 1 × 10 ^?12	< 1 × 10 ^?10	< 9.87 × 10 ^?16
Δι?στημα	1 × 10 ^?6 με < 1 × 10 ^?17	1 × 10 ^?4 με < 3 × 10 ^?15	9.87 × 10 ^?10 με < 2.96 × 10 ^?20
Τ?λειο κεν?	0	0	0

Παραδε?γματα:

Ατμοσφαιρικ? π?εση = 101.3 kPa (760 Torr)
Εσωτερικ? ηλεκτρικ?? σκο?πα? = περ?που 80 kPa (600 Torr)
Μηχανικ? αντλ?α κενο? = περ?που 100 Pa ?ω? 100 μPa (1 Torr με 10 ^?6 Torr)
Εξ?τερο δι?στημα πλησ?ον τη? γη? = περ?που 100 μPa (10 ^?6 Torr)
Π?εση στην επιφ?νεια τη? Σελ?νη? = περ?που 1 nPa (10 ^?11 Torr)
Διαστρικ? δι?στημα = περ?που 1 fPa (10 ^?17 Torr)

Καθ?? η π?εση του αερ?ου ελαττ?νεται, η μ?ση ελε?θερη διαδρομ? (ΜΕΔ) των μορ?ων του αερ?ου αυξ?νει. ?ταν η ΜΕΔ γ?νει μεγαλ?τερη των διαστ?σεων του δοχε?ου, τη? αντλ?α?, του διαστημικο? σκ?φου? ? ?λλων αντικειμ?νων που ε?ναι παρ?ντα, οι υποθ?σει? περ? συνεχο?? τη? μηχανικ?? των ρευστ?ν πα?ουν να ?χουν ισχ?. Ουσιαστικ?, τα μ?ρια του αερ?ου (σχεδ?ν) δεν συγκρο?ονται πλ?ον μεταξ? του?, αλλ? μ?νον με τα τοιχ?ματα το δοχε?ου. Αυτ? η κατ?σταση του κενο? καλε?ται υψηλ? κεν?, και η μελ?τη τη? ρο?? των ρευστ?ν σ' αυτ? την περιοχ? καλε?ται δυναμικ? σωματιδιακο? αερ?ου.

Στο διαπλανητικ? και διαστρικ? δι?στημα, η ισ?τροπη π?εση του αερ?ου ε?ναι αμελητ?α εν συγκρ?σει με την ηλιακ? π?εση, τον ηλιακ? ?νεμο και τη δυναμικ? π?εση. Οι αστροφυσικο? προτιμο?ν να χρησιμοποιο?ν την πυκν?τητα για να περιγρ?ψουν τ?τοια περιβ?λλοντα, σε μον?δε? σωματιδ?ων αν? κυβικ? μ?τρο.

Η δημιουργ?α του κενο? [ Επεξεργασ?α | επεξεργασ?α κ?δικα ]

Ο ευκολ?τερο? τρ?πο? να δημιουργ?σει κανε?? τεχνητ? κεν? ε?ναι να εκτε?νει τον ?γκο του περι?χοντο? δοχε?ου. Για παρ?δειγμα, οι μ?ε? μα? διαστ?λλουν του? πνε?μον?? μα? για να δημιουργ?σουν μερικ? κεν? στο εσωτερικ? του?, και ο α?ρα? εισορμ? για να γεμ?σει το κεν?. Με επαναλαμβαν?μενο αποκλεισμ? εν?? διαμερ?σματο? του δοχε?ου κενο? και ?ντληση στη συν?χεια του περιεχομ?νου του, ε?ναι δυνατ?ν να αντλ?σουμε τον α?ρα απ? ?ναν θ?λαμο σταθερο? μεγ?θου?, με τον ?διο ουσιαστικ? τρ?πο που αντλο?με πορτοκαλ?δα με καλαμ?κι απ? ?να ποτ?ρι . Αυτ? ε?ναι η αρχ? που δι?πει τη λειτουργ?α των περισσ?τερων μηχανικ?ν αντλι?ν κενο? (βλ. διπλαν? σχ?μα). Στο εσωτερικ? τη? αντλ?α?, ?να? μηχανισμ?? διαστ?λλει μια μικρ? σφραγισμ?νη κοιλ?τητα για να δημιουργ?σει βαθ? κεν? (φ?ση (α)). Εξαιτ?α? τη? βαθμ?δα? π?εση?, ?να μ?ρο? απ? τον α?ρα του θαλ?μου σπρ?χνεται μ?σα στη μικρ? κοιλ?τητα τη? αντλ?α? (φ?ση (β)). Στη συν?χεια, φρ?σσεται η ?ξοδο? τη? κοιλ?τητα? προ? τον θ?λαμο (φ?ση (γ)) και ανο?γεται η ?ξοδ?? τη? προ? το περιβ?λλον (ατμ?σφαιρα) (φ?ση (δ)). Τ?λο?, η κοιλ?τητα συμπι?ζεται και π?λι στο αρχικ? μικρ? μ?γεθο? και ο κ?κλο? επαναλαμβ?νεται.

Μια μηχανικ? αντλ?α κενο? εξ?γει τον ?διο ?γκο αερ?ου σε κ?θε κ?κλο, αλλ? καθ?? η π?εση του θαλ?μου π?φτει, ο ?γκο? αυτ?? περι?χει ολο?να και λιγ?τερη μ?ζα (μικρ?τερο πλ?θο? σωματιδ?ων). ?τσι, μολον?τι η ταχ?τητα ?ντληση? παραμ?νει σταθερ? ?ταν υπολογ?ζεται σε λ?τρα/δευτερ?λεπτο, ελαττ?νεται εκθετικ? ?ταν μετρι?ται σε χιλι?γραμμα/δευτερ?λεπτο. Στο μεταξ?, τα ποσοστ? διαρρο??, εξ?τμιση? και εξα?ρωση? παρ?γουν μια σταθερ? ρο? μ?ζα? μ?σα στο σ?στημα. ?ταν η ρο? μ?ζα? τη? αντλ?α? κατ?βει στα ?δια επ?πεδα με τι? ρο?? μ?ζα? μ?σα στο θ?λαμο, το σ?στημα προσεγγ?ζει ασυμπτωτικ? μια σταθερ? π?εση που ονομ?ζεται π?εση β?ση? ( base pressure ). Η εξ?τμιση και η εξα?ρωση μ?σα στο κεν? ονομ?ζεται outgassing , και η πιο κοιν? πηγ? τη? ε?ναι το νερ? που απορροφ?ται απ? υλικ? μ?σα στο θ?λαμο. Το outgassing μπορε? να περιοριστε? με ξ?ρανση του θαλ?μου πριν τη διαδικασ?α τη? ?ντληση?. Η π?εση β?ση? μια? αντλ?α? με σ?στημα πιστονιο? που σφραγ?ζεται με λ?στιχο ? πλαστικ? ε?ναι τυπικ? 1 ?ω? 50 kPa, εν? μια αντλ?α με ?λικα μπορε? να φτ?σει τα 10 Pa και μια περιστροφικ? αντλ?α λαδιο? με καθαρ? και ?δειο μεταλλικ? θ?λαμο μπορε? ε?κολα να πετ?χει 0.1 Pa.

Ε?ν η κυρ?αρχη ρο? μ?ζα? μ?σα στο κεν? του θαλ?μου ε?ναι η διαρρο? του θαλ?μου ? το outgassing των υλικ?ν υπ? κεν?, τ?τε το κεν? μπορε? να βελτιωθε? απλ? με την εγκατ?σταση μεγαλ?τερων αντλι?ν. Ωστ?σο, φτ?νει κ?ποια στιγμ? που η αν?δρομη διαρρο? δι? μ?σου τη? αντλ?α? και το outgassing των λαδι?ν τη? αντλ?α? γ?νονται οι κυρ?αρχε? ρο?? μ?ζα? μ?σα στο θ?λαμο. Στην κατ?σταση αυτ?, το κεν? θα προσεγγ?σει την ?σχατη π?εση τη? αντλ?α? - το β?λτιστο κεν? που μπορε? να επιτ?χει ο συγκεκριμ?νο? τ?πο? αντλ?α? κ?τω απ? ιδανικ?? συνθ?κε?. Η προσθ?κη περισσ?τερων αντλι?ν σε παρ?λληλη σειρ? ? μεγαλ?τερων αντλι?ν του ?διου τ?που μπορε? ακ?μη να βελτι?σει την ταχ?τητα ?ντληση?, δεν πρ?κειται ?μω? να ρ?ξει την π?εση β?ση? κ?τω απ? την ?σχατη π?εση. Καλ?τερε? τεχνολογ?ε? ?ντληση? πρ?πει να χρησιμοποιηθο?ν για να υπερνικηθε? αυτ? το φρ?γμα.

Υψηλ? κεν? [ Επεξεργασ?α | επεξεργασ?α κ?δικα ]

Ευτυχ??, ?ταν η π?εση π?σει κ?τω απ? το 1 kPa περ?που, καθ?σταται δυνατ? μια ?λλη τεχνικ? δημιουργ?α? κενο? δι' αντλ?σεω?. Με β?ση του? ν?μου? τη? μηχανικ?? των ρευστ?ν , η ρο? τη? ?λη? ε?ναι διαφορετικ? σε διαφορετικ?? πι?σει?. Σε ατμοσφαιρικ? π?εση και χαμηλ? κεν?, τα μ?ρια αντιδρο?ν μεταξ? του? και ωθο?ν τα γειτονικ? του? μ?ρια, μια κ?νηση που ε?ναι γνωστ? ω? τυρβ?δη? ρο? . ?ταν η απ?σταση μεταξ? των μορ?ων αυξ?νει, τα μ?ρια ?ρχονται σε επαφ? με τα τοιχ?ματα του θαλ?μου συχν?τερα απ? ?τι με τα υπ?λοιπα μ?ρια, και η μοριακ? ?ντληση καθ?σταται περισσ?τερο αποτελεσματικ? απ? τη μηχανικ? ?ντληση. Αυτ? η περιοχ? ονομ?ζεται γενικ? υψηλ? κεν? .

Οι μοριακ?? αντλ?ε? (? αντλ?ε? δι?χυση? ) σαρ?νουν μεγαλ?τερη περιοχ? απ? ?τι οι μηχανικ?? αντλ?ε?, και το κ?νουν πιο συχν?, επιτυγχ?νοντα? ?τσι πολ? μεγαλ?τερε? ταχ?τητε? ?ντληση?, μετρημ?νε? σε ?γκο αν? μον?δα χρ?νου. Το τ?μημα για την υψηλ? αυτ? απ?δοση ε?ναι ?τι του? λε?πει το φρ?γμα αν?μεσα στο κεν? και το περιβ?λλον εκτ?νωση?. Εφ?σον δεν υπ?ρχει φρ?γμα, μια μικρ? π?εση στο χ?ρο εκτ?νωση? μπορε? ε?κολα να προκαλ?σει αν?δρομη ρο? και να στε?λει τον α?ρα π?σω διαμ?σου τη? αντλ?α?· αυτ? ονομ?ζεται π?δηση . Στο υψηλ? κεν?, ωστ?σο, η βαθμ?δα π?εση? ?χει μικρ? επ?δραση στη ρο? των ρευστ?ν, και οι μοριακ?? αντλ?ε? μπορο?ν να επιτ?χουν τη μ?γιστη ισχ? του?.

Οι δ?ο κ?ριοι τ?ποι μοριακ?ν αντλι?ν ε?ναι η αντλ?α δι?χυση? και η τουρμπομοριακ? αντλ?α . Και οι δ?ο τ?ποι αντλι?ν παρασ?ρουν μ?ρια του αερ?ου που διαχ?ονται μ?σα στην αντλ?α. Οι αντλ?ε? δι?χυση? παρασ?ρουν ?ξω μ?ρια με π?δακε? λαδιο?, εν? οι τουρμπομοριακ?? αντλ?ε? χρησιμοποιο?ν ανεμιστ?ρε? μεγ?λων ταχυτ?των. Και οι δ?ο αυτ?? αντλ?ε? εμποδ?ζονται και αποτυγχ?νουν να αντλ?σουν αν η εκτ?νωση γ?νεται απευθε?α? σε ατμοσφαιρικ? π?εση, επομ?νω? πρ?πει να εκτον?νονται μ?σα στο χαμηλ?τερη? διαβ?θμιση? κεν? που δημιουργο?ν οι μηχανικ?? αντλ?ε?.

?πω? και με τι? μηχανικ?? αντλ?ε?, η π?εση β?ση? επιτυγχ?νεται ?ταν η διαρρο?, το outgassing και η αν?δρομη ρο? εξισ?νονται με την ταχ?τητα τη? αντλ?α?, αλλ? σ' αυτ? την περ?πτωση ε?ναι πολ? δυσκολ?τερο να ελαχιστοποι?σουμε τη διαρρο? και το outgassing σε επ?πεδα συγκρ?σιμα με την αν?δρομη ρο?. Τα συστ?ματα υψηλο? κενο? γενικ? προ?ποθ?τουν μεταλλικο?? θαλ?μου? με δακτυλ?ου? στεγανοπο?ηση? ?πω? οι φλ?ντζε? Klein ? φλ?ντζε? ISO. Το σ?στημα πρ?πει να ε?ναι καθαρ? και απαλλαγμ?νο απ? οργανικ?? ?λε? για να ελαχιστοποιηθε? το outgassing. ?λα τα υλικ?, στερε? ? υγρ?, ?χουν μια μικρ? τ?ση ατμ?ν , και το outgassing του? γ?νεται σημαντικ? ?ταν η π?εση του κενο? π?σει κ?τω απ? την τιμ? αυτ?? τη? τ?ση? ατμ?ν. Ω? αποτ?λεσμα, πολλ? υλικ? που συμπεριφ?ρονται καλ? σε χαμηλ? κεν?, ?πω? το epoxy, γ?νονται προβληματικ? πηγ? outgassing ?ταν επιχειρο?με να επιτ?χουμε υψηλ? κεν?.

Με τι? παραπ?νω στ?νταρντ προφυλ?ξει?, ε?κολα επιτυγχ?νεται κεν? τη? τ?ξη? του 1 mPa με μοριακ?? αντλ?ε? του εμπορ?ου. Με προσεκτικ? σχεδιασμ? και χειρισμ?, 1μPa ε?ναι δυνατ?ν να επιτευχθε?.

Το κεν? του διαστ?ματο? [ Επεξεργασ?α | επεξεργασ?α κ?δικα ]

Μεγ?λο μ?ρο? του εξ?τερου διαστ?ματο? μπορε? να θεωρηθε? για ?λου? του? πρακτικο?? σκοπο?? σχεδ?ν τ?λειο κεν?, με ?ναν μικρ? μ?νο αριθμ? απ? ?τομα αν? κυβικ? μ?τρο, με πιο κοιν? τα ?τομα υδρογ?νου (H) και ηλ?ου (He). Η ενδοαστρικ? ?λη περι?χει επ?ση? αρκετ? σωματ?δια σκ?νη? ?στε να επηρε?ζει τι? αστρονομικ?? μετρ?σει?, και πιθαν?ν και ?λλε? μορφ?? σκοτειν?? ?λη? που ?χουν επ?δραση στη διαστολ? του σ?μπαντο?.

?λο το παρατηρ?σιμο σ?μπαν ε?ναι επ?ση? γεμ?το με μεγ?λο αριθμ? φωτον?ων , που αποτελο?ν τη λεγ?μενη κοσμικ? ακτινοβολ?α υποβ?θρου , και πιθαν?τατα περι?χει ?ναν αντ?στοιχα μεγ?λο αριθμ? νετρ?νων . Η σημεριν? θερμοκρασ?α τη? ακτινοβολ?α? υποβ?θρου ε?ναι γ?ρω στα 3 K , μ?λι? 3 βαθμο?? π?νω απ? το απ?λυτο μηδ?ν . Ο?τε τα φωτ?νια ο?τε τα νετρ?να αυτ? αλληλεπιδρο?ν σημαντικ? με την ?λη, οπ?τε τα αστ?ρια, οι πλαν?τε? και τα διαστημ?πλοια κινο?νται ελε?θερα στο σχεδ?ν τ?λειο κεν? του διαστρικο? διαστ?ματο?.

Τα αστ?ρια, οι πλαν?τε? και οι δορυφ?ροι συγκρατο?ν τι? ατμ?σφαιρ?? του? δι? τη? βαρυτικ?? ?λξη?, επομ?νω? οι ατμ?σφαιρε? δεν ?χουν σαφ? σ?νορα. Η πυκν?τητα του αερ?ου ελαττ?νεται καθ?? αυξ?νεται η απ?σταση απ? το ουρ?νιο σ?μα. Στι? χαμηλ?? τροχι?? γ?ρω απ? τη Γη (σε ?ψη 250 - 300 χλμ), η ατμοσφαιρικ? πυκν?τητα ε?ναι ακ?μη αρκετ? υψηλ? για να προβ?λει σημαντικ? αντ?σταση στου? δορυφ?ρου?. Οι περισσ?τεροι γ?ινοι δορυφ?ροι λειτουργο?ν σε αυτ? το υψ?μετρο και χρει?ζεται να πυροδοτο?ν τι? μηχαν?? του? κ?θε λ?γε? μ?ρε? για να διατηρο?νται σε τροχι?. Η ατμ?σφαιρα σε Χαμηλ? Γ?ινη Τροχι? ρυπα?νεται ?λο και περισσ?τερο με ανθρωπογεν? απ?βλητα. Μελ?τε? ?χουν αποκαλ?ψει ?τι ορισμ?νοι δορυφ?ροι που ανασυλλ?γονται απ? την τροχι? ε?ναι καλυμμ?νοι με ?να πολ? λεπτ? στρ?μα ο?ρων και περιττωμ?των που ?χουν προφαν?? προ?λθει απ? Ρωσικ?? και Αμερικανικ?? διαστημικ?? αποστολ??. [1]

Π?ρα απ? τι? πλανητικ?? ατμ?σφαιρε?, η π?εση των φωτον?ων και ?λλων σωματιδ?ων που προ?ρχονται απ? τον ?λιο γ?νεται σημαντικ?. Τα διαστημικ? σκ?φη μπορε? να πληγο?ν απ? του? ηλιακο?? αν?μου? , αλλ? οι πλαν?τε? δεν επηρε?ζονται λ?γω τη? πολ? μεγ?λη? μ?ζα? του?. ?χει προταθε? η ιδ?α να εκμεταλλευτο?με τον ηλιακ? ?νεμο για διαπλανητικ? ταξ?δια κατασκευ?ζοντα? ηλιακ? ιστ?α .

Το βαθ? κεν? του διαστ?ματο? μπορε? να το κ?νει ελκυστικ? περιβ?λλον για ορισμ?νε? διεργασ?ε?, για παρ?δειγμα εκε?νε? που απαιτο?ν εξαιρετικ? καθαρ?? επιφ?νειε?.

Στα 1913 , ο Νορβηγ?? εξερευνητ?? και φυσικ?? Κρ?στιαν Μπ?ρκελαντ (Kristian Birkeland) ?ταν ?σω? ο πρ?το? που προ?βλεψε ?τι το δι?στημα δεν περι?χει μ?νο πλ?σμα , αλλ? επ?ση? και " σκοτειν? ?λη ". ?γραψε: "Φα?νεται να ε?ναι φυσικ? συν?πεια των απ?ψε?ν μα? να υποθ?σουμε ?τι το σ?νολο του διαστ?ματο? ε?ναι γεμ?το με ηλεκτρ?νια και ιπτ?μενα ηλεκτρικ? ι?ντα ?λων των ειδ?ν. ?χουμε υποθ?σει ?τι κ?θε αστρικ? σ?στημα σε εξ?λιξη εξακοντ?ζει ηλεκτρικ? σωματ?δια μ?σα στο δι?στημα. Δεν φα?νεται παρ?λογο επομ?νω? να σκεφτο?με ?τι το μεγαλ?τερο μ?ρο? των υλικ?ν μαζ?ν στο σ?μπαν βρ?σκεται, ?χι στα αστρικ? συστ?ματα ? στα νεφελ?ματα, αλλ? στον κεν? χ?ρο." (Δε?τε "Polar Magnetic Phenomena and Terrella Experiments", in The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903 (εκδ. 1913, σελ.720) )

Το κβαντικ? κεν? [ Επεξεργασ?α | επεξεργασ?α κ?δικα ]

Στην κβαντομηχανικ? , και ειδικ? στην κβαντικ? θεωρ?α πεδ?ου , το κεν? ορ?ζεται ω? η κατ?σταση εκε?νη (δηλ. η λ?ση των εξισ?σεων τη? θεωρ?α?) που κατ?χει την ελ?χιστη δυνατ? εν?ργεια (χαμηλ?τερη ενεργειακ? στ?θμη). Σε πρ?τη προσ?γγιση, αυτ? σημα?νει απλ?? μια κατ?σταση χωρ?? σωματ?δια, εξ ου και το ?νομα.

Ακ?μη και το ιδεατ? κεν?, νοο?μενο ω? πλ?ρη? απουσ?α οποιουδ?ποτε πρ?γματο?, στην πρ?ξη δεν θα παραμε?νει ?δειο. Για παρ?δειγμα, α? φανταστο?με ?ναν θ?λαμο κενο? που ?χει εκκενωθε? εντελ??, ?στε η συγκ?ντρωση (κλασικ?ν) σωματιδ?ων ≪?λη?≫ να ε?ναι μηδενικ?. Τα τοιχ?ματα του θαλ?μου θα εκπ?μψουν ηλεκτρομαγνητικ? ακτινοβολ?α υπ? τη μορφ? ακτινοβολ?α? μ?λανο? σ?ματο? . Η ακτινοβολ?α αυτ? μεταφ?ρει ορμ? και εν?ργεια, οπ?τε το κεν? ?χει ενεργειακ? περιεχ?μενο και τα τοιχ?ματα δ?χονται π?εση ακτινοβολ?α?. Το ?διο αληθε?ει ακ?μη και για το κεν? του διαστρικο? χ?ρου. Ακ?μη κι αν μια περιοχ? του χ?ρου δεν περι?χει σωματ?δια, η Κοσμικ? Ακτινοβολ?α Υποβ?θρου διαπερν? ολ?κληρο το σ?μπαν.

Υπ? την κλασικ? ?ννοια του εντελ?? ?δειου χ?ρου, το κεν? δεν μπορε? να υπ?ρξει ο?τε στο εσωτερικ? τη? ?λη?. Λ?γεται συχν? ?τι ≪το ?τομο ε?ναι στο μεγαλ?τερο ποσοστ? κεν?? χ?ρο?≫. Ωστ?σο, στην κβαντικ? μηχανικ? τα σωματ?δια δεν ?χουν απολ?τω? καθορισμ?νε? θ?σει? και μεγ?θη· δεν ε?ναι σημε?α ο?τε ≪σβ?λοι≫ που καταλαμβ?νουν σαφ?? ?ναν χ?ρο. Αντ?θετα, μπορε? να θεωρηθε? ?τι π.χ. τα ηλεκτρ?νια απλ?νονται σε ολ?κληρο τον χ?ρο του ατ?μου, με μια ορισμ?νη πιθαν?τητα να εντοπιστο?ν σε οποιοδ?ποτε σημε?ο του. Επομ?νω?, μπορε? κανε?? να μιλ?σει για μικρ?τερη ? μεγαλ?τερη ≪πυκν?τητα πιθαν?τητα?≫ σε μια περιοχ? του χ?ρου, αλλ? ?χι για σαφ?? κατειλημμ?νε? και κεν?? περιοχ??.

Σε πιο θεμελι?δε? επ?πεδο, η κβαντομηχανικ? προβλ?πει ?τι η εν?ργεια κενο? θα διαφ?ρει απ? την απλο?κ? αναμεν?μενη, κλασικ? τιμ? τη?. Η κβαντικ? δι?ρθωση στην εν?ργεια καλε?ται εν?ργεια μηδενικο? σημε?ου και συν?σταται απ? τι? εν?ργειε? δυνητικ?ν σωματιδ?ων που ?χουν μια πρ?σκαιρη ?παρξη, καθ?? δημιουργο?νται αυθ?ρμητα απ? το κεν? και επιστρ?φουν σε αυτ?. Το φαιν?μενο αυτ? ονομ?ζεται κβαντικ? διακ?μανση του κενο? και ε?ναι συν?πεια τη? αρχ?? τη? απροσδιοριστ?α? . Οι διακυμ?νσει? του κενο? ενδ?χεται επ?ση? να σχετ?ζονται με τη λεγ?μενη κοσμολογικ? σταθερ? . Οι κυρι?τερε? πειραματικ?? ενδε?ξει? υπ?ρ των διακυμ?νσεων του κενο? ε?ναι το φαιν?μενο Casimir και η μετατ?πιση Lamb των ατομικ?ν φασματικ?ν γραμμ?ν.

Στην κβαντικ? θεωρ?α πεδ?ου και τη θεωρ?α χορδ?ν , ο ?ρο? ≪κεν?≫ σημα?νει τη θεμελι?δη στ?θμη στον Χ?ρο Χ?λμπερτ , δηλαδ? τη στ?θμη με τη χαμηλ?τερη δυνατ? εν?ργεια. Στι? ελε?θερε? (χωρ?? αλληλεπιδρ?σει?) κβαντικ?? θεωρ?ε? πεδ?ου, αυτ? η στ?θμη ε?ναι αν?λογη προ? τη θεμελι?δη στ?θμη εν?? κβαντικο? αρμονικο? ταλαντωτ? .

Ιστορικ? ανασκ?πηση [ Επεξεργασ?α | επεξεργασ?α κ?δικα ]

Ο ?το φον Γκ?ρικε, ο θεμελιωτ?? τη? Φυσικ?? του κενο?. Ο Γκ?ρικε ?κανε μ?α θεαματικ? επ?δειξη των δυν?μεων που μπορε? να ασκ?σει η π?εση του α?ρα με το πε?ραμα που ε?ναι γνωστ? στην Ιστορ?α τη? Επιστ?μη? ω? τα ημισφα?ρια του Μαγδεβο?ργου.

Δε?τε επ?ση? το ?ρθρο: Κεν? (φιλοσοφ?α) .

Κατ? τη δι?ρκεια τη? ιστορ?α?, οι διαμ?χε? σχετικ? με το αν ε?ναι δυνατ?ν να υπ?ρξει κ?τι ?πω? το κεν? υπ?ρξαν διαρκε?? και ?ντονε?. Ορισμ?νοι αρχα?οι ?λληνε? φιλ?σοφοι ?ταν απρ?θυμοι να αποδεχτο?ν τη δυνατ?τητα ?παρξη? του κενο?, καθ?? το τα?τιζαν με το "μη ον" και θεωρο?σαν ?τι ο ισχυρισμ?? " υπ?ρχει κεν? ", δηλαδ? " υπ?ρχει μη ον " εμπερι?χει μια αντ?φαση . Ο Πλ?των ?βρισκε την ιδ?α του κενο? αδιαν?ητη. Π?στευε ?τι ?λα τα φυσικ? αντικε?μενα ?ταν πραγματ?σει? εν?? αφηρημ?νου Πλατωνικο? Ιδε?δου? , και αδυνατο?σε να φανταστε? ?να πρ?τυπο "ιδε?δε?" του κενο?. Παρομο?ω?, ο Αριστοτ?λη? θεωρο?σε τη δημιουργ?α κενο? αδ?νατη?το "τ?ποτα" δεν θα μπορο?σε να ε?ναι "κ?τι". Μεταγεν?στεροι ?λληνε? φιλ?σοφοι σκ?φτηκαν ?τι το κεν? θα μπορο?σε να υπ?ρξει ?ξω απ? το κοσμικ? σ?μπαν , αλλ? ?χι στο εσωτερικ? του.

Εξ?λλου, η σχολ? των ατομικ?ν φιλοσ?φων, με κ?ριο εκπρ?σωπ? τη? τον Δημ?κριτο , εξ?φρασε μια θ?ση ριζικ? διαφορετικ?. Ταυτ?ζοντα? την ?ννοια του κενο? με τον κεν? χ?ρο , ο Δημ?κριτο? κατ?ρθωσε να υπερβε? την αντ?φαση που προξενο?σε η ?ννοια του "μη ?ντο?". Σ?μφωνα με τον Δημ?κριτο, υπ?ρχουν μ?νον "?τομα και κεν?". Μ?λιστα, το κεν?, ο κεν?? χ?ρο? δηλαδ?, ε?ναι απαρα?τητο στοιχε?ο τη? ατομικ?? θεωρ?α?, καθ?? παρ?χει το υπ?βαθρο μ?σα στο οπο?ο "φ?ρονται" (κινο?νται) τα ?τομα και κατ' επ?κταση λαμβ?νει χ?ρα οποιαδ?ποτε φυσικ? μεταβολ?. Χωρ?? το κεν? δεν θα ε?χε ν?ημα η διακριτ? φ?ση των ατ?μων, ο?τε θα μπορο?σε η ατομικ? θεωρ?α να χρησιμε?σει ω? εξ?γηση των φυσικ?ν φαινομ?νων. Με ?λλα λ?για, στην ατομικ? φιλοσοφ?α ο χ?ρο? αποκτ? φυσικ? υπ?σταση και πρ?πει να θεωρε?ται εξ?σου "πραγματικ??" με το υλικ? του περιεχ?μενο.

Κατ? τον Μεσα?ωνα , η ιδ?α του κενο? θεωρο?νταν αν?θικη ? ακ?μη και αιρετικ? . Η απουσ?α οποιουδ?ποτε πρ?γματο? υποδ?λωνε την απουσ?α του Θεο? , και παρ?πεμπε στην κεν?τητα που προ?π?ρξε τη? δημιουργ?α? που αφηγε?ται το βιβλ?ο τη? Γ?νεση? . Μεσαιωνικ? νοητικ? πειρ?ματα π?νω στο ζ?τημα του κενο? εξ?ταζαν το ενδεχ?μενο τη? ?παρξη? κενο?, ?στω και μ?νο για μια στιγμ?, μεταξ? δ?ο επιπ?δων πλακ?ν ?ταν αποχωρ?ζονταν γοργ? η μ?α απ? την ?λλη. Υπ?ρχε εκτεν?? συζ?τηση σχετικ? με το ε?ν ο α?ρα? εισχωρο?σε αρκετ? γρ?γορα καθ?? οι πλ?κε? αποχωρ?ζονταν, ?, σ?μφωνα με τον Ου?λλιαμ Μπ?ρλε? (William Burley) , αν κ?ποιο "ουρ?νιο α?τιο" εμπ?διζε να προκ?ψει κεν??δηλαδ?, ε?ν η φ?ση αποστρεφ?ταν το κεν?, πρ?γμα που εκφραζ?ταν με τον ?ρο " τρ?μο? του κενο? " ( horror vacui ). Αυτ? η εικασ?α ?χασε τη σημασ?α τη? μετ? τι? Παρισιν?? καταδ?κε? του επισκ?που Τεμπι?ρ , ο οπο?ο? αξ?ωνε ?τι δεν υπ?ρχουν περιορισμο? στη δ?ναμη του Θεο?, πρ?γμα που οδηγο?σε στο συμπ?ρασμα ?τι ο Θε?? θα μπορο?σε να δημιουργ?σει κεν? ε?ν το επιθυμο?σε.

Συνεχ?ζοντα? το ?ργο του Γαλιλα?ου , ο Εβανγκελ?στα Τορριτσ?λλι υποστ?ριξε στα 1643 ?τι εμφανιζ?ταν κεν? π?νω απ? την ελε?θερη επιφ?νεια του υδραργ?ρου σε ?να βαρ?μετρο υδραργ?ρου. Μερικο? πιστε?ουν ?τι μολον?τι ο Τορριτσ?λλι παρ?γαγε πρ?το? κεν?, ?ταν ο Μπλεζ Πασκ?λ που το αναγν?ρισε πρ?το? ω? τ?τοιο. Αργ?τερα ο Ρ?μπερτ Μπ?ιλ διεξ?γαγε πειρ?ματα π?νω στι? επιπτ?σει? του κενο?. Για παρ?δειγμα, ?να καναρ?νι ?ταν εκτ?θετο σε κεν? ?χανε τι? αισθ?σει? του, συνερχ?ταν ?μω? ?ταν το επαν?φεραν στον ανοιχτ? α?ρα . Στα 1654 , ο ?το φον Γκ?ρικε διεξ?γαγε το περ?φημο πε?ραμ? του με τα ημισφα?ρια του Μαγδεβο?ργου - ?να πε?ραμα που π?ρε μ?λλον τη μορφ? δημ?σια? επ?δειξη?, καταδεικν?οντα? ?τι δ?ο ομ?δε? αλ?γων αδυνατο?σαν να διαχωρ?σουν, τραβ?ντα? προ? αντ?θετε? κατευθ?νσει?, δ?ο ημισφα?ρια απ? το εσωτερικ? των οπο?ων ε?χε αντληθε? ο α?ρα?. Το φαιν?μενο ε?ναι αν?λογο με την προσκ?λληση μια? βεντο?ζα? σε ?να τζ?μι: πι?ζοντ?? την στο τζ?μι, ο α?ρα? αν?μεσα στι? δ?ο επιφ?νειε? βγα?νει προ? τα ?ξω και οι επιφ?νειε? παραμ?νουν κολλημ?νε? χ?ρη στην υποπ?εση του εσωτερικο? σε σχ?ση με το εξωτερικ?.

Παρ?λληλα, θεωρ?ε? σχετικ?? με τη φ?ση του φωτ?? ε?χαν υποβ?λει την ιδ?α εν?? αιθ?ριου μ?σου που θα μπορο?σε να πα?ζει το ρ?λο του μ?σου δι?δοση? των φωτειν?ν κυμ?των (Ο Νε?των βασ?στηκε στην ιδ?α αυτ? για να εξηγ?σει τα φαιν?μενα τη? δι?θλαση? και τη? μετ?δοση? θερμ?τητα? μ?σω ακτινοβολ?α?). Η ιδ?α αυτ? εξελ?χθηκε στην ?ννοια του φωτοφ?ρου αιθ?ρα κατ? τον 19ο αι?να, αλλ? ?ταν γνωστ? ?τι ε?χε σημαντικ?? αδυναμ?ε?. Στα 1887 το πε?ραμα των Μ?ικελσον και Μ?ρλε? (Michelson & Morley) , στο οπο?ο χρησιμοποι?θηκε ?να συμβολ?μετρο σε μια προσπ?θεια να εντοπιστο?ν μεταβολ?? στην ταχ?τητα του φωτ?? που οφε?λονταν στην κ?νηση τη? Γη? ω? προ? τον αιθ?ρα, κατ?ληξε σε ?να αρνητικ? αποτ?λεσμα που ?γινε δι?σημο. Καμι? μεταβολ? στην ταχ?τητα του φωτ?? δεν εντοπ?στηκε, πρ?γμα που οδ?γησε τελικ? στην εγκατ?λειψη τη? ιδ?α? εν?? ακ?νητου, δι?χυτου στο σ?μπαν μ?σου, δι? μ?σου του οπο?ου θα κινο?νταν η Γη σαν να βρισκ?ταν μ?σα στο ρε?μα εν?? αν?μου.

Το πε?ραμα δεν ?ταν η μοναδικ? ?νδειξη κατ? τη? ?παρξη? του αιθ?ρα, αλλ? το τελειωτικ? χτ?πημα στη θεωρ?α, μια? και το υποτιθ?μενο αιθ?ριο μ?σο ουδ?ποτε ε?χε εντοπιστε? θετικ?, απλ?? ε?χε υποτεθε? η ?παρξ? του μ?σω μια? αναλογ?α? με τα ?λλα κυματικ? φαιν?μενα. Εξ?λλου, οι ιδι?τητε? που ?πρεπε να του αποδοθο?ν προκειμ?νου να εξηγηθο?ν με συν?πεια τα φαιν?μενα που προκαλο?σε κατ?ληξαν να ε?ναι αντιφατικ??. Ο αιθ?ρα?, λοιπ?ν, πιο πολ? κατ?στη περιττ?? (με τη Θεωρ?α τη? Σχετικ?τητα? ) παρ? καταρρ?φθηκε.

Παραδε?γματα [ Επεξεργασ?α | επεξεργασ?α κ?δικα ]

	Π?εση (Pa ? kPa)	Π?εση (Torr)	Απ?σταση	Μ?ρια αν? cm ³
Ατμοσφαιρικ? π?εση	101.325 kPa	760	66 nm	2.5 × 10 ¹⁹^[1]
Ηλεκτρικ? σκο?πα	περ?που 80 kPa	600	70 nm	10 ¹⁹
Ατμοτουρμπ?να	9 kPa
Υδραντλ?α	περ?που 3.2 kPa	24	1.75 μm	10 ¹⁸
Ατμοσφαιρικ? π?εση στον ?ρη	1.155 kPa με 0.03 kPa (μ?σο? ο. 0.6 kPa)	8.66 με 0.23
αποξ?ρανση π?γου	100 με 10	1 με 0.1	100 μm με 1 mm	10 ¹⁶ με 10 ¹⁵
Λαμπτ?ρα? πυρ?κτωση?	10 με 1	0.1 με 0.01	1 mm με 1 cm	10 ¹⁵ με 10 ¹⁴
Θερμ? (δοχε?ο)	1 με 0.01 ^[2]	10 ^?2 με 10 ^?4	1 cm με 1 m	10 ¹⁴ με 10 ¹²
Θερμ?σφαιρα τη? Γη?	1 Pa to 1 × 10 ^?7	10 ^?2 με 10 ^?9	1 cm με 100 km	10 ¹⁴ με 10 ⁷
Ηλεκτρονικ? λυχν?α	1 × 10 ^?5 to 1 × 10 ^?8	10 ^?7 με 10 ^?10	1 με 1,000 km	10 ⁹ με 10 ⁶
Κρυογονικ? αντλ?α	1 × 10 ^?7 to 1 × 10 ^?9	10 ^?9 με 10 ^?11	100 με 10,000 km	10 ⁷ με 10 ⁵
Π?εση στη Σελ?νη	περ?που 1 × 10 ^?9	10 ^?11	10,000 km	4 × 10 ⁵^[3]
Διαπλανητικ? δι?στημα				11 ^[2]
Διαστρικ? δι?στημα				1 ^[4]
Διαγαλαξιακ? δι?στημα				10 ^?6^[2]

Παραπομπ?? [ Επεξεργασ?α | επεξεργασ?α κ?δικα ]

↑ Computed using "1976 Standard Atmosphere Properties" calculator. Retrieved 2012-01-28
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 Chambers, Austin (2004). Modern Vacuum Physics . Boca Raton: CRC Press. ISBN 0-8493-2438-6 . OCLC 55000526 . ^{[
Χρει?ζεται σελ?δα
]}
↑ Opik, E. J. (1962). ≪The lunar atmosphere≫. Planetary and Space Science 9 (5): 211. doi : 10.1016/0032-0633(62)90149-6 . Bibcode : 1962P&SS....9..211O .
↑ University of New Hampshire Experimental Space Plasma Group. ≪What is the Interstellar Medium≫ . The Interstellar Medium, an online tutorial . Αρχειοθετ?θηκε απ? το πρωτ?τυπο στι? 17 Φεβρουαρ?ου 2006 . Ανακτ?θηκε στι? 15 Μαρτ?ου 2006 .