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太阳表面5500度,地球都晒热了,为什么太空却接近绝对零度?
时间:2021-09-11 11:27 点击:185 次

尽管地球上最冷时能达-93.2℃,最热时则能到56.7℃,但地球最近数千年来的平均温度一直维持在15℃左右,令人非常好奇的是,太阳的温度在5500K左右,大约是5226℃,在太阳和地球之间广袤的太空却处接近绝对零度!

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比如月球夜间甚至低到-183℃,需要核电池产生热量来保温,而在近地轨道的太空也是冷到结冰,阿波罗13号当年从月球返回地球,由于服务舱爆炸,电池电量不足,几位宇航员冻到发抖,而在《复仇者联盟》中的乌木喉,直接在太空中冻成了冰坨坨,地球都晒热了,为什么天空是冰冷的?

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温度是怎么来的?

在了解温度之前,先来大致了解下太阳为什么会发光发热:太阳是个直径大约140万千米的恒星,如此大质量的天体,引力坍缩导致的内核温度升到了极高的程度,使得氢原子的电子已经脱离轨道,原子核处在离子状态。

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而超高温度下,氢原子核的碰撞聚变成了氦原子,在这个过程中损失的那部分质量转变成了能量,而在太阳内部,大约有一个直径30多万千米的区域正在进行着这样的反应,太阳的热量就是从这散发出去的。

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这个部位的热量通过辐射、对流传导到了表面,将整个太阳都烧成了等离子状态,地球上晒到的光和热就是太阳表面散发出来的,但能量来源在内核部位。

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温度到底是什么?

上文中刚刚聊到了太阳内核部位的聚变过程,由于引力坍缩的能量输入,氢原子的电子已经游离,处在等离子状态,而原子核之间的剧烈运动导致了碰撞的发生,也就是核聚变产生的真正原因。

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在这个过程中,引力坍缩是能量来源,碰撞是过程,聚变和释放能量是结果,而表现就是温度!举例的是太阳内核,但温度的本质是微观粒子的运动却是不会改变的,这个道理早在100多年前前赴后继的科学家就已经发现了。

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比如开水烫到人,那是水分子剧烈运动碰撞了人的皮肤,能量被皮肤吸收,超过了皮肤承受极限而烫伤,假如温度低一些,那么撞击到皮肤的水分子能量就不一定会伤到人,反而会让我们暖洋洋的很舒服。

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假如微观粒子都静止不动了,那么它的温度就趋向于绝对零度,当然这是一个不可到达的温度,只能通过物理计算。

热有几种传递方式?

冬日里泡热水澡就是热的一种传导方式,温热的水接触到了人体,将热量传递给了皮肤,这是传导,还有一种就是晒太阳,暖洋洋的阳光晒在人身上,浑身舒坦,这就是热的辐射方式,媒介是光(包括可见光和其他不可见的低频(红外)高频辐射(紫外))。

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光子撞击皮肤,将能量传递给了人体皮肤原子外围的电子,使得电子能级跃升,再跌落释放出能量,再吸收,再跌落一直重复这个过程,使得人体温度上升,当然如果光子能量很大,那么会灼伤人,比如用透镜聚光或者夏日里暴晒太久。

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还有一种则是对流,这个方式在北方比较多见,冬天的取暖片上方感觉最热就是这个原因。

为什么太空那么冷

了解了热传递的三种方式,那么讨论太空冷热就简单多了,温度的本质是微观粒子的运动,所以它需要一种媒介来表现,那么太空中用什么媒介来表现温度呢?答案是没有!因为理论上的太空可以用宏观状态的“什么都没有”来表达。

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但事实上太阳系内的太空仍然充斥这大量的带电粒子,这是来自太阳的高能粒子,也有黄道面上聚集的大量尘埃,但这就是和地球最稀薄的100千米高度的大气层顶端分子数量都无法相比,能表现出温度的媒介太少,所以理论上的太空是“温度”是很低的。

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黄道光成因

就像大气层中有一个热层,此处的温度高达成百上千度,但却非常寒冷,因为整体能给予的能量太少了!所以在几乎没有任何粒子运动的太空,它的温度接近绝对零度。

太空真的那么冷吗?

有一种误解是太空真的很冷,人到了太空马上就会结冰,但这其实错得很离谱,人体感觉冷有几种状况,比如接触冰块或者被寒风吹到,会感觉很冷,但在太空,既没有寒风也没有冰块,请问怎么个冷法?

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当然还有辐射会降温,但人体体温本来就不高,辐射散热效率很低,人体并不会瞬间结冰,所以太空并不冷,但最可怕的不是这个因素,而是“真空”,这个状态下,人体表面液体会大量蒸发带走热量,这才是低温的来源,但人体表面水分有限,很快就会停止,人体也会在死亡后通过辐射慢慢降温,最终还是会结冰,只是过程会很久。

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比如丢一坨水到太空,它并不会先结冰,而是先沸腾,在沸腾过程中被带走大量的热后结冰,要不然太空中的冰是哪来的,不都变成水蒸气了么?

地球真的是被晒热的吗?

准确的说,地球并不是被晒热的,而是被捂热的!地球和火星很大的不同就是有一个比较厚实的大气层,还有水蒸气以及二氧化碳等,还有水圈和岩石圈等组成!

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其中最关键的有两个,一个是大气圈,一个是水圈,这是地球保温的最大功臣,假如没有这两个温室效应,那么地球的温度大约会是-21℃,当然这个温度下赤道还是会比较温暖,但夜间也会冰冷刺骨,而其他地区则会滴水成冰,生命根本就不会诞生!

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所以适当的温室效应是必须的,但过高也会导致严重后果,就像金星就是温室效应失控了,表面温度超过450℃,简直比地狱还地狱!


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