太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间

2020-03-04 10:25
浏览次数: 134 次    作者:admin
返回列表

我们都知道,地球的能量几乎都来自于太阳。太阳的表面达到了5500度,距离地球有1.5亿公里,却能够把地球都给晒热了,那么问题就来了,为什么太空却是冷冰冰的?

今天,我们就来聊一聊这个问题。

太阳的温度来自于哪?

关于这个问题,其实我们就得先从太阳说起。太阳是太阳系中最大的天体,这个“大”不仅体现在太阳的体积上,更体现在它的质量上,它占据了整个太阳系99.86%以上的质量。

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

正是因为太阳巨大的质量,在引力的作用下,太阳的内核的温度和压强急剧升高,可以达到1500万度,200多万个标准大气压。这使得太阳并非是我们常见的气态、固态或者液态。由于电子获得了足够多的能量,使得电子脱离了原子核的束缚。于是,太阳内部其实是粒子到处乱串的状态,其中有电子,原子核,光子等,这种状态也被我们称为等离子态。

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

在量子隧穿效应以及弱相互作用下的加持下,氢原子核和氢原子核就可以发生核聚变反应,生产氦原子核,而且是缓慢地发生,这个阶段可以持续100亿年的时间,不是像氢弹那样一下子全炸了。

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

在太阳内核发生核聚变的过程中,每产生3个光子,就会产生2个中微子,中微子会直接传播出来,地球每时每刻都会被大量的太阳中微子所穿过。

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

由于太阳是等离子态,因此,当太阳内核产生光子后,光子会因为电磁相互作用的存在,需要磕磕碰碰才能抵达太阳表面,最终奔向浩瀚的宇宙。从太阳内核到太阳表面,有一些科学家预估平均需要14万年的时间,而从太阳表面低到地球则只需要8分20秒。

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

太空是绝对零度吗?

要知道,日地距离是太阳半径的200多倍。整个日地距离上的宇宙空间,其实都接近于绝对零度,但并不是绝对零度。准备地来说,太空的真实温度是接近于2.72K,也就是比绝对零度高2.72度。为什么会是这样呢?

我们都知道,宇宙起源于一次大爆炸。大爆炸之后,宇宙的温度极其高。同时宇宙在发生剧烈地膨胀,随着空间的膨胀,温度也在下降。

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

早期的宇宙有点类似于太阳的状态,是一锅粒子汤,其中光子也类似于在太阳内的情况,被束缚在这锅粒子汤当中没有办法出来。后来,随着温度降到了2700度,也就是宇宙大爆炸后38万年的时候。此时电子和原子核组成了完成的原子结构,光子也开始穿行于宇宙当中。随着宇宙继续的膨胀,宇宙还在继续降温,这个温度其实就是大爆炸时的余温

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

至今,这个余温降到了2.72K,是遍布全天的背景辐射。因此,我们也管它叫做宇宙微波背景辐射。如今,科学家还可以通过各种办法来观测到它,并且还能够一步步地精确观测数据,不断地进行迭代。

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

由于宇宙微波背景辐射的存在,太空的温度应该就是宇宙微波背景辐射的温度。不过,如果你真的那个温度计去量,你一定会很失望,因为温度计根本不会出现示数。那问题到底出在哪里?

要了解这个问题,我们就得先搞懂:温度到底是什么?或者,我们其实应该弄清楚:热到底是什么?

从微观视角来看,温度的本质其实是微观粒子热运动的剧烈程度。我们都知道,万物都是由粒子构成的。而粒子实际上并不是整整齐齐地排列在一起的。而是杂乱无章地在运动。

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

科学家就发现,物体的温度越高,从整体上来看,构成物体的粒子的热运动就越剧烈

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

但是,这里有个前提,那就是宏观要体现出温度,其实是需要建立在“足够多的粒子数”之上的。如果没有足够多的粒子数,实际上温度就很难显现出来。

而太空是真的空旷,根据普朗克卫星最新的探测结果来看,宇宙在大尺度上是平坦的,并且我们可以通过宇宙学理论计算出宇宙的平均密度。目前来看,宇宙的平均密度大概是0.9*10^-29g/cm^3,要知道的空气的密度都有1.293*10^-3g/cm^3,也就是说两者相差了10^26,26个数量级。具体有多夸张呢?

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

这个大概就是一立方米内只有一个氢原子的水平。所以,太空几乎是接近于真空状态的。因此,太空是体现不出什么温度来的。也就是说,如果有人不幸在没有穿宇航服的情况下暴露在太空中,他不会被冻死,而应该是被憋死。

太阳是如何把“热”传给地球的?

知道了这些,我们就会明白,由于太空接近于真空状态,因此,太阳产生的光子在穿越宇宙空间的过程中,基本不会遇到什么阻碍。而当这些光子低到地球时,地球是一个密度相比太空要大得多的天体,是由大量的物质粒子构成的。因此,太阳所产生的光子可以直接被地球所利用,转化为粒子的热运动的动能。

太阳表面温度5500度,地球都晒热了,为何日地间的太空是冰冷的?

 

当地球被太阳照射的地方,粒子的热运动变得剧烈时,这个地方的温度也就变高了。所以,正是因为太空中的物质密度太低,才使得太阳的“光”可以直接传播到地球上,而地球之所以可以会被晒热,本质上就是因为地球拥有足够多的物质粒子。

搜索