太阳表面温度高达5500度,地球都晒热了,为何太空却接近绝对零度

每天,太阳都会从东方升起,再从西边落下,太阳与地球就像一对互相陪伴的兄弟,熬过了数十亿年的光阴。地球围绕着太阳公转,这样在地球上产生了昼夜的变化和四季的更替,同时太阳也给地球带去了光和热,为地球的生命提供最基础的生存保障。

太阳与地球的距离大约为1.5亿公里,太阳的表面温度可以达到5500摄氏度,经过1.5亿公里的距离,太阳产生的温度还足以将地球上的部分地区烤的火热,但是神奇的是太空却接近绝对零度,这究竟是怎么一回事呢?

太阳表面温度高达5500度,地球都晒热了,为何太空却接近绝对零度

太阳

太阳是太阳系的中心天体,其自身的质量就占到了太阳系总体质量的99%以上,太阳系其他的行星都围绕着太阳进行公转,它也为其他行星提供了源源不断的能力补给。太阳能够产生源源不断的能量主要还是依赖于自身的内部结构。

其本身是一个热等离子体和磁场交织形成的理想球体,它的直径是地球的110倍,体积达到了地球体积的130万倍,自身四分之三以上的质量是氢,这也为它发光发热提供了物质保障。

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太阳发光发热的原因是因为它本身就一直发生核聚变。太阳的内部存在一个巨大的核反应区,此处的核心温度高达1500万摄氏度,压力更是相当于3000亿个大气压。在太阳内部的核反应区,每时每刻都发生着四个氢核聚变成一个氦核的热核反应,每秒钟就可以通过反应6亿吨的氢释放出400万吨的能量,这样的能量输出给地球带来了大量的光和热。

当然,太阳进行热核反应也会消耗自身的质量,但是太阳巨大的质量至少还能维持这种热核反应至少50亿年的时间,也就是说太阳的寿命至少还有50亿年。

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正是因为太阳的存在,地球才获得光明和能量。太阳发射的能量以电磁波和微粒辐射的方式向四周的行星进行扩散,这些辐射穿过地球的磁场、等离子体层、电离层后,进入地球的内部环境,影响着地球的地面温度和生物生存。在炎热的夏季,太阳活动频繁的时期,地球磁场会受到严重影响,同时充足的太阳光也会提高地球的内部温度,让人感受到烈日的炙烤。太阳的光和热从太阳发出以后,穿过遥远的太空深处,经过1.5亿公里的“跋涉”,仍然可以炙烤地球的大地,却不能将太空的温度升高呢?要搞明白这个问题,我就需要了解一下温度这个物理量的含义。

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温度

温度是表示物体冷热程度的一个基本物理量,根据热力学定律,温度的微观表示为物体分子热运动的剧烈程度。从分子运动论的观点来说,物体的温度表示的是整个物体当中分子运动的平均动能,它属于一个集合性质的概念,对于单个分子研究其热运动的剧烈程度是没有任何意义的。在微观层面,分子运动得越快,物体的温度就越高;分子运动得越慢,物体的温度就越低。

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目前来说,人类科学能够研究所得到的最低温度就是绝对零度,这是温度的极限,即零下273.15摄氏度,在这个温度条件下,所有的分子运动全部停止,根据热力学第三定律,绝对零度是无法通过有限的降温手段来达到的,也就是说绝对零度是一个只能无限接近却不可能实现的温度,人类依靠目前的尽可能冻结分子运动的科技手段已经得到了距绝对零度只差三千万分之一度的低温。

因此,通过以上对于温度的分析,根据热力学定律我们认识到一个物体要想实现热量的上升,需要满足两个条件:第一个条件是需要有大量的分子,单个的分子是无法统计出整体的表现;第二个条件是大量的分子在做无规律的剧烈运动。

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太空接近绝对零度的原因

明白了物体具备温度的条件后,再解决太空为什么温度不高的问题似乎就变得简单了。外太空是一个真空环境,根据普朗克卫星的观测数据,外太空的密度非常低,低到一平方米内甚至不到一个氢原子。

换句话说,外太空的环境当中几乎无法找到大量的分子,这种极其空旷的环境根本就不存在分子进行剧烈碰撞的机会,而且宇宙的空间一直在不停的膨胀,这样只会继续加大分子间的距离,温度也会因为分子碰撞机会的减少而越来也低,最终无限的逼近于绝对零度。

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地球温度升高的原因

地球的情况则与外太空截然相反,地球存在大量的分子,而且这些分子密度很大,无时无刻不在进行剧烈的分子碰撞,这就为温度的升高创造了条件。

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地球上大量的分子在接收到来自太阳的照射以后,会获得大量的能量进行更为剧烈的分子运动,这也就为物体温度的进一步提高提供了条件。

同时,地球拥有非常厚实的大气,大气不仅可以完成地球的保温工作,减少地球热量散失到太空,而且大气还可以通过逆辐射的方式将白天太阳照射挥发的热量在晚上重新返给大地,同时大气也能够在太阳照射时吸收掉一部分的辐射,这样的大气既能够减少辐射量,又能够起到保暖作用。

而且,地球的表面拥有大量的,海洋面积占到了71%,水是一种比热容较大的物质,它能够在吸收热量以后长时间保持温度的恒定,这也让地球能够保持气温的恒定。

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然而,目前地球温度异常升高还带来了很大的生态危机,随着人类活动的进一步活跃,大量化石燃料的燃烧释放了非常多的二氧化碳等温室气体,这些气体会进一步提高地球表面的温度。

而且作为“地球碳库”的北极近年来也有将其储存的数万亿吨甲烷释放的可能,一旦这些深埋地下的甲烷被释放出来,这将会进一步提高地球的温度,严重的甚至会威胁生态安全和生物多样性。正是因为大气层的保护和太阳源源不断的热量补给,地球上的生物才有了生活下去的基本条件。

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太空环境虽然因为其环境当中存在分子数量过少,而导致环境温度一直接近于绝对零度,但是太空环境还是存在一定温度的,这些温度都是当年宇宙大爆炸后产生的,但是随着宇宙不断的膨胀,温度也在越来越低。

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地球环境因为存在大量的分子而能够接收到太阳的光和热,并形成适宜人类生存的温度,但是我们也要警惕近年来日愈严重的的温室效应,尽可能减少温室气体的排放,将我们人类共同的家园保护好。

作者:丫丫 初审:未央 校稿

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