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지구 최저 기온 기록

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목차

1. 개요

지구 최저 기온 기록은 지구상에서 측정된 가장 낮은 온도를 나타낸다. 역사적으로 1838년 러시아 야쿠츠크에서 -60°C가 관측되었으며, 이후 베르호얀스크에서 -69.8°C가 기록되었다. 1933년에는 오이먀콘에서 -67.7°C가 보고되었다. 1957년 남극 아문센-스콧 기지에서 -74.5°C가 관측되었고, 1983년 보스토크 기지에서 -89.2°C가 기록되어 현재까지 직접 측정된 가장 낮은 기온으로 남아있다. 한편 실험실 환경에서는 핀란드 헬싱키 대학교에서 1999년 100 pK (피코켈빈)의 극저온을 만드는 데 성공했다.

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지구 최저 기온 기록
개요
최저 기온−89.2 °C (−128.6 °F; 184.0 K)
장소보스토크 기지, 남극
날짜1983년 7월 21일
출처Turner, J. 외 (2009). "Record low surface air temperature at Vostok station, Antarctica". Journal of Geophysical Research, 114(D24), D24102.
추가 정보
위도81.8° S
경도59.3° E
고도3900 m (12,800 ft)
위성 관측 최저 기온
최저 기온−98 °C (−144.4 °F; 175 K)
장소동남극 고원
설명"동남극 고원의 능선 사이의 고립된 움푹 들어간 곳에서 여러 번 기록됨". NASA-USGS Landsat 8 위성 관측.
출처Scambos, T. A. 외 (2018). "Ultralow Surface Temperatures in East Antarctica from Satellite Thermal Infrared Mapping: The Coldest Places on Earth". Geophysical Research Letters, 45(12), 6124–6133.
참고위성 관측은 지표면 온도이며, 공기 온도는 아님.
과거 기록
과거 최저 기온−92 °C (−133.6 °F; 181 K)
장소동남극 고원

2. 역사적 경과

1838년 1월 21일, 러시아 제국의 상인 네베로프는 야쿠츠크에서 -60°C를 관측하였다.[25][6][17] 1885년 1월 15일, H. 와일드는 베르호얀스크에서 -68°C가 기록되었다고 보고했다.[25][6][17] 그 후, 1892년 2월에는 같은 장소에서 -69.8°C의 기온이 관측되었다고 보고되었다.[25][17]

소련의 연구자들은 1933년 2월에 베르호얀스크에서 남동쪽으로 약 650 km 떨어진 오이먀콘에서 -67.7°C의 기록을 발표했다.[26][7][18] 이 측정은 1940년대까지 소련 문헌을 통해 최저 기록으로 보고되었으며, 이전 베르호얀스크의 측정치는 -67.6°C로 소급 적용되어 조정되었다.[26][7][18]

다음으로 신뢰할 수 있는 측정은 1957년 아문센-스콧 남극 기지에서 이루어졌으며, 5월 11일에 -73.6°C, 9월 17일에 -74.5°C를 기록했다.[25][6][17] 다음 세계 최저 기온 기록은 1968년 남극 고원에 있는 소련 보스토크 기지에서 측정된 -88.3°C였다.[27][8] 보스토크 기지는 1983년 7월 21일에 -89.2°C를 기록하며 자체 기록을 갱신했다.[27][8][19] 이 기록은 직접 기록된 온도 중 현재까지 최저 기록으로 남아있다.

2. 1. 초기 관측

1838년 1월 21일 러시아 제국 야쿠츠크에서 러시아의 상인 네베로프가 -60°C를 관측하였다.[25][17] 1885년 1월 15일 H. 와일드가 러시아 베르호얀스크에서 -68°C를 관측하였다.[25][17] 이후 1892년 2월 같은 장소에서 기온을 측정한 결과 -69.8°C를 기록하였다.[25][17]

소련 과학자들은 1933년 2월 베르호얀스크에서 동남쪽으로 약 650 km 떨어진 오이먀콘에서 -67.7°C를 관측했다고 발표했다.[26][18] 이 값은 1940년대 소련 문헌에서 사상 최저 기온치로 기록되었으며, 베르호얀스크의 이전 측정치는 -67.6°C로 정정되었다.[26][18]

2. 2. 오이먀콘과 베르호얀스크 논쟁

1838년 1월 21일 러시아 제국 야쿠츠크에서 러시아 상인 네베로프가 -60°C를 관측했다.[25][17] 1885년 1월 15일 H. 와일드가 베르호얀스크에서 -68°C를 관측하였고,[25][17] 1892년 2월 같은 장소에서 -69.8°C가 기록되었다.[17] 소련 과학자들은 1933년 2월 베르호얀스크에서 동남쪽으로 약 650 km 떨어진 오이먀콘에서 -67.7°C를 관측했다고 발표했다.[26][18] 이 값은 1940년대 소련 문헌에서 사상 최저 기온치로 기록되었으며, 베르호얀스크의 이전 측정치는 -67.6°C로 정정되었다.[26][18]

2. 3. 남극에서의 관측

1957년 남극의 아문센-스콧 기지에서 5월 11일에 -73.6°C, 9월 17일에 -74.5°C가 관측되었다.[25][6][17] 1968년 소련 과학자들이 남극 고원에 있는 보스토크 기지에서 -88.3°C를 관측하였다.[27][8] 이 기온은 1983년 7월 21일 -89.2°C를 기록하며 자체 기록을 다시 경신하였다.[27][8][19] 이 온도 기록은 직접 측정한 온도 기록 중 지구 최저 기온으로 남아 있다.

3. 실험실 환경에서의 최저 온도

1999년에는 핀란드 헬싱키 대학교의 저온 실험실에서 1.0 × 10−10 K, 즉 100 pK를 만드는 데 성공하였다.[28]

2000년 11월, 핀란드의 헬싱키 공과 대학교에서 실험 결과 원자핵 스핀 온도가 100 pK 이하로 내려갔다고 발표하였다.[29] 하지만 이 온도는 특정 유형의 온도 즉 "핵 스핀"이라 불리는 양자적 성질의 온도였으며 일반적으로 온도라고 말하는, 가능한 한 모든 자유도를 가진 전체평균의 열역학적 온도는 아니다.[29]

절대 영도의 역사를 참고하십시오.

3. 1. 초기 극저온 연구

1904년, 네덜란드 과학자 헤이케 카메를링 오네스는 액체 헬륨을 생산하기 위해 네덜란드 레이덴에 특별한 실험실을 만들었다.[9] 1908년, 그는 절대 영도에서 4도 높은 −269 °C (4 K) 미만으로 온도를 낮추는 데 성공했다.[9] 헬륨은 이처럼 극도로 차가운 상태에서만 액화되며, 헬륨의 끓는점은 −268.94 °C이다.[9] 카메를링 오네스는 이 업적으로 노벨상을 받았다.[9]

오네스의 방법은 대상 기체의 감압에 의존했는데, 이는 단열 팽창에 의해 냉각을 유발한다. 이는 열역학 제1법칙을 따른다.

:\Delta U = \Delta Q - \Delta W

여기서 ''U''는 내부 에너지, ''Q''는 시스템에 추가된 열, ''W''는 시스템에 의해 수행된 일이다.

고정된 부피의 상자 안에 기체가 있다고 가정해 보자. 상자 안의 압력이 대기압보다 높으면, 상자를 열 때 기체는 팽창하기 위해 주변 대기압에 대해 일을 한다. 이 팽창이 단열 과정이고, 기체가 일을 수행했으므로,

:\Delta Q = 0

:\Delta W > 0

:\Rightarrow \Delta U < 0

이제 내부 에너지가 감소했으므로, 온도도 감소한다.

3. 2. 현대의 극저온 연구

현대의 극저온 연구는 매우 낮은 온도에서 물질의 특성을 연구하는 분야이다. 1999년 핀란드 헬싱키 대학교 저온 실험실에서는 100pK(1.0 × 10−10 K)의 극저온을 달성했다.[28][11] 2000년 11월에는 헬싱키 공과 대학교에서 핵 스핀 온도를 100pK 이하로 낮추는 데 성공했지만,[29][10] 이는 모든 자유도에 대한 평균적인 열역학적 온도가 아닌, 핵 스핀이라는 특정한 양자적 성질의 온도였다.[10]

극저온을 달성하기 위한 장치는 일반적으로 두 단계로 구성된다. 첫 번째 단계는 헬륨 희석 냉동기를 사용하여 밀리켈빈 온도에 도달하는 것이고, 두 번째 단계는 단열 핵 탈자를 통해 피코켈빈 온도에 도달하는 것이다.[11]

극저온 연구는 초유체나 보스-아인슈타인 응축과 같이 열적 운동에 의해 쉽게 파괴될 수 있는 물질의 양자역학적 상태를 관찰하는 데 매우 중요하다.

참조

[1] 논문 Record low surface air temperature at Vostok station, Antarctica http://nora.nerc.ac.[...]
[2] 웹사이트 NASA-USGS Landsat 8 Satellite Pinpoints Coldest Spots on Earth https://www.nasa.gov[...] NASA 2013-12-10
[3] 웹사이트 Coldest spot on Earth identified by satellite https://www.bbc.co.u[...] BBC 2013-12-10
[4] 웹사이트 World Record Cold in Antarctica? https://www.usatoday[...] USA Today 2013-12-10
[5] 논문 Ultralow Surface Temperatures in East Antarctica from Satellite Thermal Infrared Mapping: The Coldest Places on Earth
[6] 웹사이트 On the lowest temperatures on Earth http://docs.lib.noaa[...] NOAA 2013-12-10
[7] 논문 The coldest place on earth
[8] 웹사이트 World: Lowest Temperature http://wmo.asu.edu/w[...] World Meteorological Organization 2013-12-10
[9] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 1913 https://www.nobelpri[...]
[10] 문서 The experimental methods and results are presented in detail in Tauno A. Knuuttila’s D.Sc. thesis which can be accessed from Aaltodoc. The university’s press release on its achievement is here https://aaltodoc.aal[...]
[11] 웹사이트 World record in low temperatures http://ltl.tkk.fi/wi[...] 2019-02-13
[12] 논문 Record low surface air temperature at Vostok station, Antarctica http://nora.nerc.ac.[...]
[13] 뉴스 Coldest spot on Earth identified by satellite https://www.bbc.com/[...] BBC News 2013-12-09
[14] 간행물 The Coldest Place on Earth: -90°C and below from Landsat 8 and other satellite thermal sensors http://fallmeeting.a[...] American Geophysical Union fall meeting 2013-12-09
[15] 뉴스 イランとメキシコの砂漠地面で８０．８度　南極は氷点下１１０．９度―米大学 https://www.jiji.com[...] 時事通信 2021-12-12
[16] 논문 Ultralow Surface Temperatures in East Antarctica From Satellite Thermal Infrared Mapping: The Coldest Places on Earth https://agupubs.onli[...] 2021-12-12
[17] 웹사이트 On the lowest temperatures on Earth http://docs.lib.noaa[...] NOAA 2013-12-10
[18] 논문 The coldest place on earth
[19] 웹사이트 World: Lowest Temperature http://wmo.asu.edu/w[...] World Meteorological Organization 2013-12-10
[20] 논문 Record low surface air temperature at Vostok station, Antarctica http://nora.nerc.ac.[...]
[21] 웹인용 NASA-USGS Landsat 8 Satellite Pinpoints Coldest Spots on Earth http://www.nasa.gov/[...] NASA 2013-12-10
[22] 웹인용 Coldest spot on Earth identified by satellite https://www.bbc.co.u[...] BBC 2013-12-10
[23] 웹인용 World Record Cold in Antarctica? https://www.usatoday[...] usatoday 2013-12-10
[24] 논문 Ultralow Surface Temperatures in East Antarctica from Satellite Thermal Infrared Mapping: The Coldest Places on Earth
[25] 웹인용 On the lowest temperatures on Earth http://docs.lib.noaa[...] National Oceanic and Atmospheric Administration 2013-12-10
[26] 논문 The coldest place on earth
[27] 웹인용 World: Lowest Temperature http://wmo.asu.edu/w[...] World Meteorological Organization 2013-12-10
[28] 웹인용 World record in low temperatures http://ltl.tkk.fi/wi[...] 2019-02-13
[29] 문서 The experimental methods and results are presented in detail in Tauno A. Knuuttila’s D.Sc. thesis which can be accessed from Aaltodoc. The university’s press release on its achievement is here https://aaltodoc.aal[...]


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