Questions to the experts

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 leur distribution de 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 et donc une température.

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") : la notion de température peut perdre son sens.

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 positivement. 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 (il est chauffé par celui-ci et se refroidit en rayonnant). L'univers est baigné par le rayonnement diffus cosmologique, dont la température est de 2,7 kelvins. Dans un endroit loin de toute étoile et vide de matière, un objet aurait donc, à l'équilibre une température de 2,7 kelvins (environ -270 °C).

Il est difficile de donner une réponse simple à cette question, car l'idée intuitive que nous avons de la température est dictée par notre rapport à la matière, à l'air, à l'eau, et dans une moindre mesure, au rayonnement : on sait que la température d'un thermomètre exposé au soleil dépend de la nature du liquide thermométrique…
Dans l'espace, c'est un peu pareil : quel thermomètre utiliser ? Si on prend un "corps noir" et qu'on se place à l'abri des sources proches, la température qu'on relèvera sera celle du fond diffus cosmologique (un rayonnement fossile issu du Big-Bang et qui baigne tout l'Univers) soit 2,73 degrés Kelvin (environ -270° C). Là où il y a de la matière (gaz, poussières) la température peut atteindre des valeurs très élevées (millions de degrés).