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太空中幾乎「絕對零度」!地日相距1.5億公里,地球哪來的高溫?
2023/04/03

 

太陽光想要擁抱地球,需要穿梭1.5億公里,而且它能給出的溫度絕對是熱情的。

但是太陽光穿越人海想來擁抱我們,中間不是還隔了一個外太空嗎? 要知道這里的溫度幾乎是絕對零度,那為什麼太陽光可以使地球變熱?

絕對零度

溫度是測量冷和熱的一個程度標準,但它又可以表達為對熱能的體現與量化。

說簡單點,溫度就像是一個俏皮的女朋友。如果平日你對她熱情點、和她的互動很高,這段感情的熱能就能體現出來。相反,道理也是一樣。

既然關于溫度的體現,我們已經了解了。

那就再來看看, 太陽和地球間的太空部分,為何會接近絕對零度?但依然能讓從這穿梭的太陽光使地球變熱呢?

首先,外太空的溫度很低。

這不需要我們真的跑到天上去測試溫度,即便是從電影里我們也能感受到太空的寒冷。

例如,漫威中的勇度為了保護星爵,他在最緊張時刻將唯一的太空服給了對方,而他也以自己在太空中窒息變成冰塊而草草收場。

雖然說電影不能直接掛鉤科學,但在物理學家的計算中,外太空的溫度真的起伏不定。 像星際塵埃的溫度為零下260℃,水星和金星的最低溫度也能達到零下160℃和零下120℃等等。

在太空中,最接近絕對零度的是宇宙微波背景輻射,這源自宇宙大爆炸所遺留下來的熱輻射,至今也有超過38萬年的歷史。

絕對零度是-273.15℃,總體來說太空非常寒冷,雖然也有很熱的地方,但微觀粒子極少的太空部分,總體特點就是寒冷,其原因也和它們所涵蓋的運動及熱傳導能力有關。

比如說當太陽光穿梭過1.5億公里的距離,來擁抱地球。

它所帶來的熱輻射會立即引起地球的能量振動,其振動的根本原則是受到熱輻射后,人類生存環境中所含有的大量分子和原子產生了反應,這樣地球表面這才開始發熱和儲能。

但是對比太空,它們就顯得太不積極了。因為太空中微量粒子幾乎沒有,對于熱輻射能給出的反應也很少。

這就是一個非常高冷的女友,不論男方再怎麼熱臉貼冷屁股,她依舊顯得很高傲,所以沒辦法給人傳遞溫暖。

所以簡而言之, 太空的溫度為何會那麼低,還能接近絕對零度呢?是因為它們的微量粒子太少,不能夠及時對太陽光的熱輻射發生反應,運動能力表現差,所以沒辦法發熱和儲能。

那麼相同的原理是不是可以用在地球上?太陽光能使地球變熱的原因,是不是僅僅依靠原子和分子能對太陽輻射產生反應?當然不僅是如此。

變熱過程

當地球上的分子與原子對太陽光產生震動后,地球才會慢慢地變熱。

但這種熱不會僅處在地球表面,它也會慢慢地將熱量傳導到周邊其他地區。比如說空氣中,天空中等等。這種上升過程會產生對流,也會將空氣加熱。

這也是為什麼我們會在夏天時總感覺好熱的原因,看來太陽光表現得太過于熱情,也會讓我們感到不舒服。

太陽光中還含有紅外波,這種熱輻射能使地球慢慢變得暖和起來。

當地球將光能吸收后, 一部分就會用來儲能,一部分用來反射。其中一部分能量會以輻射的形式再次回到太空,但大部分能量依舊會留在地球表面,這就是溫室效應的被加熱過程。

而地球一直都處于高速運轉的狀態,以運動的形式來保持自身溫度的平衡,會將消散與吸收的熱量維持在一個能讓地球生物都能接受的區間內。

雖然在晚上時,地球的熱量消散得更多,但僅有21%憑借傳導方式回到太空。 而傳導的過程就是能量與能量之間傳送分子的過程,其運動速度越快,能量將會傳播得越遠。

等到地球慢慢被熱輻射加熱后,我們就需要依靠大氣層來進行保溫。這就像是在做飯,等飯熟了后得立即保溫,否則能量散去,飯就會馬上冷下來。

那地球為什麼需要保溫層呢?因為地球也處在太空中,保溫層的外面就是接近絕對零度的太空。寒冷想要將地球吞噬,那大氣層就是最好的保護罩。

就像為什麼宇航員到了太空探險時,他們還能在接近絕對零度的環境中行走和工作。這是因為有了宇航服,人類在真空環境下做到了隔絕輻射,那保溫效果依然杠杠的。

但這時又有一個新問題——同樣處在太空中的金星和地球一樣,它通過自身運動的變化也擁有了大氣層。

但是金星的地表溫度卻能達到465℃,這比地球的地表最高溫度要高出太多倍。

為什麼同樣都有保護罩?金星與地球的差距會那麼大嗎?因為金星的大氣層主要是依靠二氧化碳,可以說這是一個大暖爐,所以顯得異常火熱。

最高溫度

太陽其實是強大的引力體,放眼整個太陽系它是絕對老大的。

因為它的質量占到了太陽系總體的99.8%以上。它的表面溫度能夠達到1,500萬度,能夠饋贈給地球的熱輻射也只是它總輻射量的一小部分。

人們經常用火球來形容太陽, 但實際上太陽的能量產生,并不是因為火在燃燒,而是因為自身通過核聚變釋放出強大的輻射。

正是因為地球同處于太陽系的環境下,這也就證明從距離上來看,太陽與地球之間并不算太遠。陽光能輻射到的地方,也都處在太陽的能量傳導范圍以內。

而陽光的輻射在傳播過程中,能量是一直在被削弱的。 陽光在穿梭太空時,由于太空中所含的微量粒子太少,且運動能力太差,所以它無法提高太空的溫度。

而地球恰恰相反,不僅運動能力強,所含分子原子數量龐大,關鍵是地球還有一個保護罩。

當然,除了太陽的饋贈外, 地球自身的表現能力也不俗。因為我們有大氣層,而大氣層的產生是水蒸氣的系統運動。

比如說地球在自轉過程中,白天升溫黑夜又降溫。而地球上各地區都有水源。經過熱反應之后,水蒸氣就會上升,到天空中變成了大氣層。

這時太熱就會下雨,又能幫助自然環境降溫。 所以地球自己也算是非常努力,才能讓這麼多的生命同時被孕育出來。

可看到最后,相信人們還會有一個問題——太空幾乎為絕對零度, 那為什麼絕對零度自然環境是達不到的呢?宇宙中真的沒有出現過絕對零度的歷史嗎?

其實當動能為零時,熱能也會接近為零。

但任何物質的勢能不可能會為負數,所以哪怕絕對零度在理想層次上是人們所理解的溫度最低值,可微觀粒子它依然會有運動性。

它竟然是躁動的,那粒子的運動就一定會持續下去。

所以動能沒有被停止,那熱能就不會完全沒有。因此溫度只能無限接近絕對零度,而沒辦法實際到達這種理想溫度。

不過既然有絕對零度,那會不會有最高溫度呢?據科學家介紹,在宇宙爆炸大起源時,最高溫度還真出現過,當時宇宙達到了1.4億億億億度。

可見那時宇宙的動能和勢能以及所含的微觀粒子都十分豐富,溫度也比人們所想象的還要高。

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