太陽表面將近6000℃,地球都被曬熱了,為何太空卻接近絕對零度?

网瘾少女 2022/12/01 檢舉 我要評論

綜述

如果說地球是孕育生命的搖籃,那麼 太陽就像是我們的「保姆」,如果沒有它帶來的光亮與溫暖,那麼地球生命也就不會出現。

在太陽系中,太陽是毋庸置疑的「巨無霸」, 它的體積是地球體積的130萬倍,質量是地球質量的33萬倍,占據了整個太陽系總質量的99.86%。

作為太陽系的核心天體, 太陽以核聚變的方式不斷向宇宙釋放光與熱。而奇怪的是,就連地球都被太陽給曬熱了,為什麼太空中的溫度卻會接近于絕對零度呢?

太陽溫度的來源

科學研究發現, 太陽內核的壓力是地球大氣壓的3000億倍,溫度更是高達1500萬攝氏度,即便是距離內核有著52公里的表層溫度也有近6000攝氏度。

而太陽的高溫就來自于其內部時時刻刻都在進行著的核聚變。

太陽的內核

我們知道,天體的引力與其質量成正比,質量越大的天體引力也就越大。因此,由于 太陽的質量十分巨大,那麼其引力也會非常大

這就意味著太陽對自身內核的擠壓相當嚴重, 導致內核溫度飆升,甚至高達1500萬攝氏度。

于是,在高溫狀態下, 太陽內核的物質會以等離子態呈現,而不是地球上隨處可見的固態、液態以及氣態物質。 等離子態就是指,電子在獲得足夠大的能量后從原子中脫離出來,成為了自由電子。

所以,太陽的內核就是由數量巨大的原子核、電子以及光子等粒子組成。

我們知道,太陽主要由氫元素以及氦元素組成,太陽內核中最多的也就是氫原子核與氦原子核。根據同種電荷相排斥的原理, 在氫原子核之間會存在靜電斥力,這就使得太陽內部不易發生核聚變反應。

而如果要強行讓氫原子核發生反應,這就要求太陽內核提供足夠巨大的能量。可是,盡管太陽內核的溫度已經達到了1500萬攝氏度,但這一溫度還不足以使氫原子核發生反應。

這是因為,核聚變反應對溫度條件有著極為嚴苛的要求, 最低門檻都要達到1億攝氏度。

因此,這樣來看,太陽內部是不應該發生核聚變反應的,而事實卻是,太陽一直在不斷地通過核聚變來釋放光與熱,這又是什麼原因呢?

量子隧穿效應

在量子力學中,有一個叫作「量子隧穿效應」的專業術語,簡單來講, 量子隧穿效應就是指原本需要輸入能量才能觸發的反應,在微觀世界中也有一定機率發生,只不過機率極低。

這個機率有多低呢?這麼說吧, 1對氫原子核至少需要10億年才有可能融合。但是,由于太陽的質量足夠大, 粒子數量也極其巨大, 所以即使機率再低,太陽內部的氫原子核還是融合了。

另外,核聚變產生的壓力會與太陽自身的引力相抗衡, 使得太陽既不會被引力壓到坍縮,也不會像氫彈那樣一下全炸了。這樣一來,太陽就會處于一個穩定平衡的狀態。

核聚變反應前后產生的質量損失會能量的形式釋放出來,也就是說 在太陽內核中會產生光子與中微子,而光子要從內核「擠」到太陽表面需要經歷大約14萬年的時間。

而這也不是光子運動的終點,在到達太陽表面后,光子會繼續進入宇宙空間, 只有極少的一部分光子會到達地球,這也就是地球能量的來源。

可是,雖然到達地球的光子很少,但地球都能因此而被「烤」熱,那麼為何宇宙空間的溫度卻為何是接近絕對零度的呢?

為什麼太空溫度低

世界萬物皆由粒子構成,而粒子并不會靜止不動地有序排列在一起,而是會時時刻刻地運動,且這運動還是雜亂無章的。

研究發現, 如果粒子運動程度很劇烈,那麼由這些粒子構成的物質溫度就會高,如果運動得不劇烈,物質的溫度就會比較低。

不過,要得出這一結論有個必備的前提條件,即物質必須要有足夠多的粒子。 只有有足夠多的粒子,物質的溫度才能被反映出來。

太空的密度就非常小,研究發現, 太空的平均密度非常接近于1*10^(-28)千克/立方米,這大概就是一立方米就一個氫原子的水平。

所以, 由于太空極度空曠,沒有粒子來接收到太陽光子傳遞的能量,所以即使光子經過了地球與太陽之間的這片空間,太空也很難被「烤熱」。

不過,我們常常聽到太空溫度非常接近于絕對零度,但這一說法其實并不嚴謹。 原因就在于太空中的粒子數量太過稀少,所以太空的溫度很難被反映出來,我們也就很難才能測出。

另外,「絕對零度」指的就是熱力學的最低溫度,大約是零下273.15℃, 而太空的平均溫度是零下270.15℃,比絕對零度要高出3℃。

地球為什麼會被「曬熱」?

其實,了解了太陽不會為宇宙帶來溫度的原因之后,對于地球為什麼會被太陽曬熱也就很好理解了。

這就是因為 地球的密度很大,它的密度達到了每立方米5507.85千克。這就意味著,當光子到達地球上時,地球會有足夠數量的粒子來接收由光子傳遞的能量,經過兩者的「交接」,地球就會感受到太陽賦予的溫度與熱量。

另外, 地球上空厚厚的大氣層也有著保溫作用,使得地球表面的溫度比較穩定。

反觀地球的天然衛星月球, 其稀薄的大氣無法起到保溫作用,以至于月球上的晝夜溫差極大, 白天最高可達160℃,夜晚最低溫度則可以突破零下180℃。

結語

在太陽系中,太陽這顆巨大且炙熱的「火球」向宇宙中散發著源源不斷的光與熱,不過,由于密度的原因,火熱的太陽也「融化」不了冰冷的宇宙,可地球卻能感受到太陽的溫暖。

并且,在太陽光照與溫度的幫助下,地球上還孕育出了生命,從而讓地球成為了一顆如此特別的星球,不得不感嘆,宇宙真是奇妙至極。

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