太阳表面接近6000℃,能把地球晒热,为什么太空却接近绝对零度?

2022-03-13     小黄侃科技

原标题:太阳表面接近6000℃,能把地球晒热,为什么太空却接近绝对零度?

文章开始前,考考各位读者朋友,如果你能像超人一样飞行,但是你只有现在的肉身之躯,那么当你直直地向太阳飞去时,你最后会怎么“原地去世”?

可能很多朋友都会说:当然是被热死啊,人相对太阳近者热而远者凉,这是古人都懂得的道理,在地球上尚且会被晒到中暑,向太阳靠近,那还不得被晒化了。

这样的回答乍一看好像没什么毛病,然而事实真是如此吗?大家都知道,地球上热量的多少与太阳有直接关系,那么这个炽热的火球到底有多热呢?根据科学家的测算,太阳内部温度高达1500万摄氏度,表面温度也接近6000摄氏度。

“炽热的太阳”

太阳这么热,能够把远在14710公里外的整个地球都晒烫,而有一个现象却很反常,那就是中间那段太空环境,温度接近绝对零度。

绝对零度,即-273.15℃,这是宇宙中理论上存在的最低温度,也就是说如果我们不戴防护装置向太阳飞去,最后我们只会被冻死在太空中而不是被热死。

绝对零度

太阳这么热,为什么太阳光可以传播这么远让地球发烫,却不能把太空环境给晒热呢?这个问题我们可以从太阳是怎么发热的、地球为何会被晒热、太空为何接近绝对零度这几个方面进行了解。

太阳是怎么发的热?

太阳是一个火球其实并不准确,因为它根本就不会燃烧,其发热原理就在于其内部无时无刻不在进行着的核聚变反应。

“太阳像一个火球”

巨大的太阳是一个炽热的气态星球,由26%的氦和71%的氢其他少量元素构成,大约形成于45.7亿年前,根据测算,其半径大概是地球的109倍,由此可以得出太阳的体积约为地球的130万倍。

巨大的体积意味着巨大的质量,太阳的质量之大,占据了整个太阳系总质量的99.86%,如此大的质量,其内部必然是一种高温高压环境,在这样的环境下,太阳内部的氢原子不断发生着热核反应变成氦原子,这一过程就叫做核聚变反应。

太阳结构

与之类似,氢弹爆炸的原理就是元素发生核聚变反应。一颗氢弹的爆照产生的能量对于人类而言,已经是我们所能瞬间释放的最大能量,然而和太阳相比,这实在是小到可以忽略不计。

根据演算,太阳每秒钟释放的能量相当于910亿颗百万级的氢弹同时引爆,正是这样连续不断的氢弹爆炸,才使得太阳变成了一个发光发热的火球。

氢弹结构

地球为啥会热?

地球表面的平均温度为15℃左右,最高可达58℃,这些都是源于太阳的馈赠。前面我们说过,太阳离我们有1亿多公里,那么热量是如何传递这么远来到地球的呢?这里就要补充一下温度传递的三种途径了。

第一种传递方式为直接接触。我们在高中的时候就知道,不受外界因素影响,温度总是会自发地从高温物体向低温物体传递,像我们平时点火烧水就是用的这个原理。第二种传递方式为对流空调制冷制热就是与这个原理有关。第三种传递方式为辐射,这也是太阳的热量传递到地球的方式。

空调原理示意图

辐射的媒介是光,当太阳表面的氢弹爆炸后,其释放的温度就会随着光辐射到整个宇宙,地球当然也能接收到来自太阳的热量。平时我们说的晒太阳,其实就是在接收太阳的辐射,因为光可以直接穿透人体皮肤,所以我们就能感受到太阳光是很暖和的。

“晒阳光的猫”

地球除了可以接收太阳辐射来的热量,它还有一项特殊的东西可以保存温度,那就是大气层。大气层是一层围绕着地球的混合气体,这一类混合气体除了可以帮我们维护水圈的循环、阻挡太阳的热辐射外,还能将阳光的温暖吸收,并将其分散在周围。这就是为什么我们即使是在晚上也不会觉得很寒冷的原因。

光的传播速度有限,其从太阳到地球所用的时间大约为8分18秒,常识告诉我们,光又是沿直线传播的,太阳光来到地球之前,肯定会经过一大段的太空环境。既然辐射能到达这里,为什么它的温度还是没有被阳光改变分毫呢?这就必须要说明一下温度的本质与太空的环境了。

太空为什么会接近绝对零度?

温度到底是什么?为什么不同的物体可以有不同的温度,甚至同一种物体也可以忽冷忽热?在宏观上来看温度就是一个表示物体冷热程度的物理量,然而我们从微观来分析,其实它还有另外一层物理意义。

温度就是粒子动能的一种表现形式。

空间本身其实不存在温度的说法,在微观世界里,温度就是粒子动能的一种表现形式,一个物体内部的粒子运动得越快,其温度就越高,我们感觉到这个物体就更热,反之亦然。这就是温度的本质。

由于粒子运动的速度可以是无限快,所以宇宙间的温度理论上是没有上限的,目前人类可以测算的宇宙最高温度为1.4亿亿亿亿摄氏度。速度最低就是不动,也就是相对静止,所以当一个物体内部的粒子不再发生运动时,这个物体的温度就最低,宇宙的最低温度就是这么来的,即绝对零度。

从这里我们就能发现,有温度就必须要有粒子的运动,没有运动就没有温度,而没有粒子就没有运动。太空作为一个高真空环境,几乎没有任何物质,只有来自各种天体的辐射和各种高能粒子,就算偶尔出现几个原子,单个原子之间也会相隔数公里远。所以说太空中不存在进行运动的粒子,因此这里也就不存在什么热量。

“运动的粒子”

与太空相反,地球上的粒子几乎无处不在,如果计算整个地球环境的物质,我们会发现这里的物质密度达到了5507.85千克/立方米,这一数量是太空的10的31次方倍,所以说光辐射可以毫无影响地穿过太空区域来到地球,再被地球大量吸收保留。

冰冷的宇宙,复杂的太空

宇宙十分庞大,是一切物质的总和,里面包含了无数恒星、中子星及其他形式的天体运动散发出的光与热,那么它的温度会不会很高?不会!宇宙是一个寒冷而寂静的时空,主要由普通物质和暗物质、暗能量构成,其中一大部分空间都是真空环境,所以太空的温度就可以看成是宇宙空间的平均温度。

准确来说,外太空的温度并非真正的绝对零度,因为绝对零度只存在于理论当中,这里的温度大约为-270.15℃,比绝对零度要高一些。不过这样的温度冻死生命体还是没有任何问题的,所以像电影《复仇者联盟3》中,宇宙的超强法师乌木喉被刚吸入太空就被瞬间冻死,这样的设定还是很有科学道理的。

乌木喉

电影里有人被扔到太空当“垃圾”,其实在现实生活中这里也确实存在着很多的“太空垃圾”。随着人类航天事业的发展,我们不断将各种航天器送入太空,由于一些特殊原因与不可控因素,很多设备无法被安全送回地球,便被人为引爆或不慎毁坏在太空之中,这些残留在太空里的碎片就成了太空垃圾。

太空垃圾

太空垃圾很危险,其运行速度非常快,对航天器的安全飞行是一个巨大的威胁,如果有航天设备与之相撞,那设备必然会遭殃,太空只会出现新的垃圾。而且太空垃圾极其难清理,可以说,那些留在太空中的飞行碎片,也许只能永远留在太空了。

道阻且长

太阳是炽热的,地球是温暖的,而太空却是寒冷的,这一切都与温度的本质有关。温度是粒子运动产生的结果,太阳里的粒子发生反应,释放出热量,地球上的粒子运动,接收到热量,而太空中没有粒子,所以便没有热量,正是这样的原因,才导致了地球被晒热,太空的温度仍然处于绝对零度边缘。

宇宙很神秘,太空很复杂,人类对太空的探索还有很长的路要走。

文章来源: https://twgreatdaily.com/zh-hans/63ee81250811243c21098875e4b81765.html