溫室效應(yīng) 太陽表面5500度,地球都曬熱了,為什么太空卻接近絕對零度?
盡管地球上最冷時能達-93.2℃,最熱時則能到56.7℃,但地球最近數(shù)千年來的平均溫度一直維持在15℃左右,令人非常好奇的是,太陽的溫度在5500K左右,大約是5226℃,在太陽和地球之間廣袤的太空卻處接近絕對零度!
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比如月球夜間甚至低到-183℃,需要核電池產(chǎn)生熱量來保溫,而在近地軌道的太空也是冷到結(jié)冰,阿波羅13號當(dāng)年從月球返回地球,由于服務(wù)艙爆炸,電池電量不足,幾位宇航員凍到發(fā)抖,而在《復(fù)仇者聯(lián)盟》中的烏木喉,直接在太空中凍成了冰坨坨,地球都曬熱了,為什么天空是冰冷的?
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溫度是怎么來的?在了解溫度之前,先來大致了解下太陽為什么會發(fā)光發(fā)熱:太陽是個直徑大約140萬千米的恒星,如此大質(zhì)量的天體,引力坍縮導(dǎo)致的內(nèi)核溫度升到了極高的程度,使得氫原子的電子已經(jīng)脫離軌道,原子核處在離子狀態(tài)。
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而超高溫度下,氫原子核的碰撞聚變成了氦原子,在這個過程中損失的那部分質(zhì)量轉(zhuǎn)變成了能量,而在太陽內(nèi)部,大約有一個直徑30多萬千米的區(qū)域正在進行著這樣的反應(yīng),太陽的熱量就是從這散發(fā)出去的。
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這個部位的熱量通過輻射、對流傳導(dǎo)到了表面,將整個太陽都燒成了等離子狀態(tài),地球上曬到的光和熱就是太陽表面散發(fā)出來的,但能量來源在內(nèi)核部位。
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溫度到底是什么?上文中剛剛聊到了太陽內(nèi)核部位的聚變過程,由于引力坍縮的能量輸入,氫原子的電子已經(jīng)游離,處在等離子狀態(tài),而原子核之間的劇烈運動導(dǎo)致了碰撞的發(fā)生,也就是核聚變產(chǎn)生的真正原因。
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在這個過程中,引力坍縮是能量來源,碰撞是過程,聚變和釋放能量是結(jié)果,而表現(xiàn)就是溫度!舉例的是太陽內(nèi)核,但溫度的本質(zhì)是微觀粒子的運動卻是不會改變的,這個道理早在100多年前前赴后繼的科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了。
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比如開水燙到人,那是水分子劇烈運動碰撞了人的皮膚,能量被皮膚吸收,超過了皮膚承受極限而燙傷,假如溫度低一些,那么撞擊到皮膚的水分子能量就不一定會傷到人,反而會讓我們暖洋洋的很舒服。
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假如微觀粒子都靜止不動了,那么它的溫度就趨向于絕對零度,當(dāng)然這是一個不可到達的溫度,只能通過物理計算。熱有幾種傳遞方式?
冬日里泡熱水澡就是熱的一種傳導(dǎo)方式,溫?zé)岬乃佑|到了人體,將熱量傳遞給了皮膚,這是傳導(dǎo),還有一種就是曬太陽,暖洋洋的陽光曬在人身上,渾身舒坦,這就是熱的輻射方式,媒介是光(包括可見光和其他不可見的低頻(紅外)高頻輻射(紫外))。
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光子撞擊皮膚,將能量傳遞給了人體皮膚原子外圍的電子,使得電子能級躍升,再跌落釋放出能量,再吸收,再跌落一直重復(fù)這個過程,使得人體溫度上升,當(dāng)然如果光子能量很大,那么會灼傷人,比如用透鏡聚光或者夏日里暴曬太久。
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還有一種則是對流,這個方式在北方比較多見,冬天的取暖片上方感覺最熱就是這個原因。為什么太空那么冷
了解了熱傳遞的三種方式,那么討論太空冷熱就簡單多了,溫度的本質(zhì)是微觀粒子的運動,所以它需要一種媒介來表現(xiàn),那么太空中用什么媒介來表現(xiàn)溫度呢?答案是沒有!因為理論上的太空可以用宏觀狀態(tài)的“什么都沒有”來表達。
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但事實上太陽系內(nèi)的太空仍然充斥這大量的帶電粒子,這是來自太陽的高能粒子,也有黃道面上聚集的大量塵埃,但這就是和地球最稀薄的100千米高度的大氣層頂端分子數(shù)量都無法相比,能表現(xiàn)出溫度的媒介太少,所以理論上的太空是“溫度”是很低的。
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