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回顧:太陽表面溫度5500度,地球都曬熱了,為何太空卻接近絕對零度?

2024-10-18科學

綜述

在古埃及神話中,太陽被譽為「萬光之源」,其依靠著自身不斷對外散發的光芒,掌控者宇宙的白與夜、冷與暖;在古埃及人的認知中,太陽不僅具有創造世界萬物的本事,也能瞬間將其淪陷。

這種神話般的推論在一定程度上概括了太陽,作為太陽系的中心天體,可以說其他全部行星的生存條件都是由太陽創造,這其中自然也包括了我們的家園地球。

太陽表面溫度達到了驚人的5500度,這些太陽光將距離約1.5億公裏的地球曬得暖熱,同時也為地球生物的生存提供了能量。

可始終讓我們疑惑不解的是, 太陽連1.5億公裏外的地球都能曬熱,為何太陽光途經太空時卻沒有絲毫熱量的泄露,導致太空幾乎接近絕對零度呢 ?這就是我們今天要討論的話題。

燃燒的太陽

從肉眼中朝著天空觀看, 太陽就像是一顆散發著光芒的大火球 ,它以熾熱的高溫影響著太陽系的全部天體。但這裏也就提出了一個疑問, 太陽的高溫到底來自於哪

眾所周知, 火焰燃燒的三要素是燃料、熱量和氧氣 ,可太陽作為恒星天體並沒有這些所謂的先導條件,況且即便是有,太陽本身攜帶的燃料也不足以支撐其燃燒46億年之久。

在很長一段時間裏, 關於太陽燃燒原理的研究讓眾多科學家感覺毫無希望 ,他們找不到一條解釋真理的道路,或者說憑借現有的數學規律無法去探究太陽之謎,直到 核物理理論 被提出後,這才給科學家們開啟了新世界的大門。

簡單來說,核物理的存在讓科學家意識到, 宇宙中或許存在著一種難以想象的能量 。在物理大神愛因史坦質能等價方程式的協助下,科學家越發肯定的認為: 品質蘊含著巨大的能量,太陽正是利用其品質產生的核融合來發光發熱

不過最早這一概念並不被科學界所接受,這是因為 核融合產生的條件及其苛刻 ,如果以人類文明現有的科學技術下,需要將一顆原子彈引爆, 在接近1億度的高溫環節下創造出核融合的可能。

可是根據當時觀測的數據來看, 太陽表面溫度僅僅只有5500度 ,即便是其 內核溫度也才1500萬度 ,這距離達到1億度的標準遠遠不足,又怎麽會產生核融合而釋放巨大能量呢?

這就需要提到另外一個理論: 量子穿隧效應 。所謂量子穿隧效應, 等微觀粒子能夠穿入或穿越位勢壘的量子行為,盡管位勢壘的高度大於粒子的總能量。

這個理論套用在太陽身上就很容易解釋其產生核融合的原因了。雖然太陽的溫度未達標準,但由於太陽的品質過於巨大, 幾乎占據整個太陽系的99.86%

在重力的作用下,即便單個粒子產生核融合的機率小到可憐,但如果將視角拉回到整個太陽系,太陽被核融合點燃的機率幾乎是100%,這也是為何太陽直到如今仍然能發光發熱。

地球受熱

在太陽發生核融合的過程中,會有光子和微中子持續向整個太陽系擴散開來,當光子穿過太空的星雲抵達地球時,就會給地球帶來光和熱,這也是一切地球生命的開始。

不過奇怪的是, 既然太陽散發的光子能曬熱地球,為何在途徑太空時未能將太空「暖熱」呢? 以至於整個太空都處於一種絕對零度的狀態。

其實要回答這個問題並不復雜,我們首先要明白什麽才是溫度的概念,或者說得直白一些, 我們人體能感覺到的熱量,到底是以什麽樣的方式存在著

現代物理學認為: 溫度就是物體分子熱運動的劇烈程度,物體產生的溫度越高,其分子熱運動就越劇 烈。從這裏我們也能看出,想要熱量上升一定離不開兩個條件:一是足夠多的 物體分子 ,二是分子在做 劇烈運動

太空寒冷的原因

而地球正是個密度遠高於太空的天體,其成分是由大量的物質分子所構成。

當太陽散發出的光子到達地球表面時,會引起地球分子的劇烈運動 ,所及之處自然會使其感到溫度升高,這也是我們能感覺到熱量的原因。

但太空卻不一樣,根據普朗克衛星探測出的結果顯示, 就目前宇宙的密度而言,其氫原子的數量在一平方米內不到一個 。換而言之, 太空中幾乎沒有任何物質可言 ,它的空曠遠遠超出我們想象。

這也是太陽無法曬熱太空的原因,因為它根本無滿足溫度產生的基本條件: 太空中沒有足夠多的物體分子,同樣也無法在光子的途經道路上做熱運動。

就好像失戀的你準備發資訊挽回女友一樣,不管你說的怎麽天花亂墜,誰知道因為訊號原因人家根本接收不到你的資訊,這不就是在做無用功嗎?

因為缺乏先導條件,你沒辦法挽回女友,而太陽的熱量同樣無法暖熱太空。

小結

不過實際上,太空本身還是帶有一定溫度的,這個溫度源自於宇宙大霹靂後空間膨脹導致的持續降溫。

截止到今天,這個溫度差不多下降到了 零下270.3℃ ,也就是比絕對零度高了約2.85度,這也就 幾乎接近絕對零度 了。

有意思的是,如果我們裸露在太空中,也絕對不會因為太冷而凍死,而是活活被憋死, 因為太空中沒有任何物質,寒冷在這裏已經沒有了意義