太陽表面接近6000度,能把地球曬熱,爲何太空卻接近絕對零度?
萬物生長靠太陽,正是因爲有了太陽的存在,植物纔可以進行光合作用釋放出氧氣。沒有太陽,我們就無法感受到光亮與溫暖。
在太陽內部每時每刻都在發生核聚變,致使太陽表面的溫度可以達到接近6000度,地球都被太陽曬熱了,爲何太空卻接近絕對零度呢?
太陽溫度的產生
有科學研究發現,太陽表層的溫度接近6000攝氏度,而太陽內部的溫度更是可以達到1500萬攝氏度。
可能你會想,這些數據是怎麼來的呢?不可能是用溫度計測量的吧。
事實上,我們目前所擁有的任何物質的熔點都低於太陽表面的溫度。
科學家們會測量不同波段太陽所產生的輻射電磁波強度,然後再用斯特藩玻爾茲曼定律計算出太陽表面的溫度。
太陽的溫度來源於它內部無時無刻不在發生的核聚變反應。通常核聚變可以發生在等離子體中。
等離子態是指擁有很多的能量的電子脫離原子後變成的自由電子。在太陽內部溫度極高,裡面的物質通常都是以等離子的形態存在。
核聚變就是指兩個氫原子結合並釋放出能量的過程。但是如果想要發生核聚變,必須要處於超高溫和超高壓的條件。
太陽內部的溫度不滿足核聚變發生的條件,核聚變反應需要的溫度至少需要達到1億攝氏度,與太陽內部的1500萬攝氏度相差甚遠。
但是太陽內部的壓力卻是十分大的。質量越大引力就越大,而太陽作爲太陽系的主導,它的質量佔太陽系總質量的99.86%以上,有大約2000億億億噸。
如此龐大的重量決定了決定了太陽內核的壓力也是巨大的,等同於大約3000億個大氣壓的壓力。巨大的壓力給核聚變反應提供了條件。
太陽的主要構成部分是氫元素和氦元素,而在太陽內核,氫氣含量更大。核聚變通常都發生在這個地方。
核聚變會產生壓力,這種壓力跟太陽本身的引力可以達到一個平衡點。從而使得太陽可以長期處於一個平衡穩定的狀態。
有科學家推測,太陽內部包含的氫元素,還足夠支撐進行50億年的核聚變反應。也就是說,等到50億年以後,太陽內部會經歷一段時間的氦元素反應然後停止運作。
地球都可以被曬熱,爲什麼太空中卻接近絕對零度呢?
太空的溫度
絕對零度大約是零下273.15攝氏度,是理論上的溫度下限值。太空的平均溫度在零下270.15攝氏度左右,比絕對零度要稍微高一點點。
我們能感知到溫度,因爲周圍無時無刻不在發生着分子運動。也就是說,溫度並不是憑空存在的。
在太空中,絕大多數都是真空環境,密度極低。在這種環境中不會存在分子或者粒子。沒有產生溫度需要的物質,自然也就不會有溫度了。
有研究表明,通常情況下粒子的運動越劇烈產生的溫度就越高,反之就會越來越低。
在太空中,大約每立方米纔會存在一個原子,即使太陽內部核聚變產生的能量會經過太空,在太空中也沒有足夠的粒子來承接。因此,太陽無法賦予太空溫度。
地球的溫度
熱量的傳播方式也是有很多種的,首先最直接的辦法就是熱傳導。
通俗點講就是兩個溫度不同的物體接觸就會發生熱傳導。
熱量傳播的第二種形式就是熱對流。這種傳播方式主要存在於液體和氣體之間,在流動的過程中會攜帶本身運動產生的熱量。
第三種就是通過熱輻射來傳遞熱量,太陽的能量傳播到地球就是通過熱輻射進行的。
根據能量守恆定律,核聚變反應發生後的質量差會以能量的形式釋放出來。太陽內核會產生大量的光子和中微子。
這些光子會從太陽內核先抵達太陽表面,然後繼續前進到宇宙,其中一部分的光子就會抵達地球,從而變成地球上光和熱的來源。
地球上物質比較豐富,分子運動就會特別頻繁。當這些光子抵達地球后,便會保留在分子的運動中。僅僅一小部分的光子就可以讓地球保持在適宜人類生存的溫度。
而地球之所以可以保持恆溫,還有一個重要的因素是地球有大氣層的保護。大氣層籠罩在地球上方,太陽輻射抵達大氣層後會被削弱到適宜人類生存的狀態。
除此之外,大氣層還有保溫的作用。這就使得即使在太陽沒有照射到的地方也不會過於寒冷。
反觀月球,它的表面只有一層比較稀薄的大氣,所以月球上的晝夜溫差是極大的。在白天月球表面的溫度可以達到160攝氏度以上,到了夜晚月球表面的溫度可以降至零下180攝氏度左右。
太陽和地球之間的距離大概在一億五千萬千米,但是太陽光照射到地球大概只需要八分鐘左右。太陽光的速度大約在300000千米每秒,被認爲是最快速度。
宇宙的形成
即使經過了多年的研究,人類也無法百分百確定宇宙形成的原因。目前被最多人接受的觀點就是宇宙爆炸學說。
大部分科學家認爲,137億年前,宇宙發生了一場大爆炸,在當時只有一個密度高體積小的奇點,爆炸後這個奇點內部的物質逐漸變得越來越大。
伴隨着物質的不斷分裂和聚集,形成了我們現在所熟知的星系和天體。
科學家們認爲,最早期的宇宙溫度可以達到100億度左右,當時只存在一些最基本的粒子,並沒有我們現在熟知的太陽、星系等。
那些粒子每時每刻都在膨脹,就導致了溫度迅速降低。當宇宙的溫度處於10億度左右的時候,中子無法自由存在,只能以與其他質子結合變成元素的形式來存在。
當宇宙間的溫度降至幾千攝氏度的時候,那些物質開始聚集形成氣雲,進而演化成天體和星系。
人類對於宇宙的探索從未止步,自1957年蘇聯發射的一號衛星成功進入太空後,人們便開始大力發展航空事業,不少人都好奇除了地球,還有別的星球適合人類生存嗎?
如果在50億年後,太陽核聚變反應結束,地球失去了光和熱的來源,人類只能陷入一片黑暗中。到時候人類應該如何生存呢?
事實上,如果真的到了太陽隕落的那一天,地球上的所有植物都將無法進行光合作用,人類也會因爲沒有氧氣而走向滅亡。
截止到目前,科學家們也並沒有發現第二個適宜人類居住的星球,所以我們現在應該善待我們的地球母親。