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太陽表面溫度接近6000K,地球都曬熱了,太空卻接近絕對零度?

2022年的異常高溫事件,使得不少人都覺得應該再請「后裔」出山來射太陽了,因為這溫度已經讓人難以忍受了。若是之后地球再繼續升溫,那人類未來大概就只能去太空中「納涼」了,畢竟那里就像是個天然大冰箱。

2022年地球溫度高的離譜

那麼,為什麼太空中已經有一個表面溫度接近6000K,能隔著1.5億公里的距離將地球曬得這麼熱的太陽,卻依舊冰冷之至,溫度接近絕對零度呢?今天就來聊一聊。

太陽為地球「加溫」

太陽作為主序星,一直在發光發熱,造福自己身邊的行星們,算得上是「雨露均沾」。它不僅擁有著龐大的體積,還有著令人畏懼的超高溫度。

而如果要對太陽進行研究,我們會將它層層剖開,研究每個結構的基本情況。根據目前主流的科學知識, 太陽可以分為核心、輻射區、對流層、光球層、色球層和日冕層,且每個層級的溫度都不一樣,是一個「外冷內熱」的恒星。

太陽可分為6層

當然,這里所說的「外冷」是相比起內部溫度來決定的。因為太陽的核心溫度高達 15700000K,而太陽的表層溫度卻只有 6000K左右,二者之間的差距還是相當大的。

若是我們以正常的溫度限值來劃分,6000K其實也算得上是超高溫度了。

那麼,地球又到底是如何在太陽的幫助下變熱的呢?首先我們需要明白,太陽表面可以維持這麼高的溫度,主要是因為它的內部一直都在做著 「核聚變」

太陽核聚變原理

而我們的地核雖然也像是一個小小的核反應堆,但是和太陽比起來,還是差得遠了,所以地球表面難以達到太陽表面的高溫。

在這種情況下, 地表溫度想要上升,還需要依靠太陽的幫助。

而地球之所以可以變熱,主要是因為我們的大氣,大氣當中有著充足的粒子。

一般來說,構成物質的原子和分子都會在運動之下產生動能,而這種動能也會被人們理解為是 熱能。那麼,如何才能動起來獲得「熱量」呢?就要依靠 太陽輻射了。

太陽輻射給地球提供熱能

太陽輻射在穿過大氣的時候,就會讓其中的粒子開始瘋狂震動,在這種情況下產生了熱能,使地球的溫度得以升高。

這也是為什麼,火星明明看起來和地球差不多,但是表面卻異常的寒冷。因為 火星的大氣實在是太稀薄了,不足以讓太陽輻射轉化為熱能。

此外,需要注意的是,僅僅有充足的粒子以供加熱還不夠,為了能讓熱量留存在地球之內, 大氣的密度還要在一定限值內,這樣才能讓好不容易積攢的熱氣兒跑不出去。

地球大氣層密度有限制

以目前地球的形勢來說,我們不是留不住溫度,而是在排放了大量溫室氣體之后,讓大氣的保溫作用變得太強了。在這種情況下,就導致全球變暖的趨勢變得愈加嚴重。

說到這兒,大家應該明白了,其實「溫室效應」從本質上來說,并不是只會帶來壞處,當它適度的時候是可以造福星球,為行星表面留住溫度的。而若是過頭了,就會使氣溫飆升,金星就是最好的例子。

金星溫度達到400多度

那麼,為什麼地球在太陽的烘烤之下都變熱了,太空中的溫度卻顯得很低呢?

為何太空接近絕對零度?

通過上文大氣將太陽輻射轉化為熱能的描述,可以看出,想讓溫度上升,必須要有足夠的粒子。而我們描述粒子分布的情況時,一般會用「密度」來說。

在我們看來,不論是大氣還是空氣的密度其實都不算高,但若妳將它們拿去與空曠的太空相比,就會發現二者天差地別。 因為太空幾乎是真空的,它的物質密度非常低。

這樣的話,本身少得可憐的粒子根本無法在太陽輻射的作用下瘋狂的摩擦運動,沒有摩擦運動,溫度就難以升高。所以,太陽輻射穿越太空的時候,并未受到什麼阻礙,也基本沒被吸收。

太陽的輻射穿越太空基本不會被吸收

既然這樣的話,太空不應該直接達到人類已知的最低溫度「絕對零度」嗎?為何它只是接近這一溫度呢?

這主要是因為太空中的溫度也經歷了一個漫長的變化過程,在宇宙大爆炸之處,太空的溫度遠比現在高得多。如今雖已過了多年,但那場大爆炸所遺留的熱輻射,依舊遍布在宇宙空間中,為物質密度較小的地方留下了一絲余溫。

像我們現在經常提到的 宇宙微波背景輻射,其實指的就是這個溫度,它大約是 零下270.15攝氏度,而絕對零度的限值是273.15攝氏度,二者之間還是有一定差異的。

宇宙微波背景輻射

值得一提的是,幸好太空當中幾乎是真空的,不然地球可能根本無法擁有現在的熱度。因為若是空間中的物質很多,那麼太陽輻射在穿過這里的時候就會被大量地吸收,最終到達地球時就所剩無幾了。

而太陽輻射作為大氣運動和地球光熱能的主要來源,變少之后肯定會產生巨大的影響。

當然,目前地球接收到的太陽輻射能量其實也是很小的一部分,大約 為總輻射能量的二十二億分之一。所以在前文中才會說,太陽已經盡量做到「雨露均沾了」。

地球吸收的太陽輻射能量很少

總的來說,宇宙空間里和大部分的行星上都是比較寒冷的。這也是為什麼宇航員們出艙的時候,總是要里三層、外三層,將自己包得像個粽子。

說到這里,有人可能會好奇,宇宙中會不會存在「完全真空」的地方呢?在那里溫度能達到絕對零度嗎?

宇宙中會有存在絕對零度的地方嗎

宇宙中存在溫度為絕對零度的地方嗎?

以目前的研究結果來看,宇宙中并沒有完全真空的地方,因為在宇宙中其實存在著人類難以看到的「暗物質」。在這種情況下,絕對零度自然就不可能存在了。

迄今為止,人類發現的宇宙中最冷的地方處在地球的5000光年以外,它的名字叫做 旋鏢星云,也叫回力棒星云。這家伙是老化恒星中的氣體和塵埃組成的,溫度大約為零下272攝氏度。

旋鏢星云是宇宙最冷的地方

雖然對比絕對零度的零下273.15攝氏度,還差1.5攝氏度,但是已經算得上是極限了。畢竟 絕對零度是理論上的最低溫度,現實中人們不僅沒有找到這種溫度的地方,也未能在實驗室中制造出它。

那麼,為什麼絕對零度在現實中不可達到呢?

這其實又回到了上文我們講述地球為何變熱的問題,溫度的本質就是原子的運動。原子動得越快,摩擦的頻率越高,產生的熱量自然就越多。而想讓溫度逼近絕對零度,就得讓它 保持靜止。

溫度與原子的運動強度有關

根據德國物理學家普朗克得出的 普朗克常數來看,一旦粒子保持靜止,它的體積也會消失。在粒子都消失了的情況下,怎麼可能繼續進行實驗呢?

所以人類現在的實驗結果都只是在無限逼近絕對零度,想達到這個值,甚至低于這個值,是不太可能的。

絕對零度只存在于理論上

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