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太陽能把熱量傳到地球,但為什麼太陽到地球之間的太空是寒冷的?

太陽表面的溫度可以達到6000℃, 但是, 太陽到地球之間的溫度卻只有零下270℃。

然后地球表面的溫度最熱可以達到55℃。

那麼問題來了, 這些能量是怎麼傳遞的, 為什麼中間的太空會這麼寒冷?

或許, 熱量的傳遞比我們想象中的復雜, 溫度本身也是。

太空非常寒冷

熱量與溫度

宇宙中充滿了各種恒星, 它們一個個宛如巨大的發熱體, 向外傳遞著自己的熱量。

這些熱量會被傳遞到其他天體上, 比如行星、小行星甚至是看起來冰冷的彗星。

但是, 恒星卻無法將它與行星之間的太空加熱, 這是為何。

太空零下270℃的低溫到底是怎麼回事?

炙熱的太陽

舉個例子, 提到太陽系中最熱的行星, 大家會第一時間想到水星, 因為它距離太陽最近。

然而根據對水星的探測發現, 水星正對著太陽的一面的確非常熱, 能夠達到驚人的428℃。

然而背對著太陽的一面卻能冷到零下190℃, 比地球上最冷的地方都要冷。

為什麼距離太陽的最近的水星, 竟然會出現如此巨大的溫差呢?

水星溫差非常大

這就不得不提到熱量的傳遞和溫度的表現。 熱量的傳遞途徑有三種方式, 最常見的就是熱傳導, 比如人們炒菜做飯, 通過直接接觸熱源獲得熱量。

第二種是熱對流, 主要發生在流體上, 比如我們常聽到的什麼西伯利亞冷空氣、副熱帶高壓、秘魯寒流、墨西哥灣暖流等。

第三種熱傳遞方式就是熱輻射, 這一種熱傳遞不需要介質, 是宇宙中熱量的常見傳遞模式。

熱量的三種傳遞方式

那麼物體的溫度是怎樣表達出來的呢?答案就是物質內部粒子的運動。

運動得越激烈, 這個物體的溫度就會越高。

任何物體, 都是由各種粒子組成的, 只不過各種粒子的運動程度不一樣。

如果兩個物體獲得了同樣的熱量, 那麼熱運動更激烈的那個物體, 溫度越高。

地球上同一個地方的不同的物質溫度會不一樣, 如赤道上空的溫度和赤道地表的溫度就不相同。

這是因為地面的溫度是土壤和巖石粒子在接收到太陽的輻射熱能后, 內部運動產生的。

而氣溫, 是大氣中的各種氣體分子在太陽輻射熱的情況下運動, 相當于是大氣的內能。

由此我們可見, 只要內部的粒子在運動, 那麼物質就會具有溫度。 而太空環境是真空, 熱量可以在它之中傳遞,

但是卻不會表現出溫度。

這也是為什麼宇宙中存在這麼多恒星, 一些恒星還是巨無霸, 可是無論如何也不可能將真空加熱。

這些亮點都是宇宙中的恒星

炙熱的太陽和寒冷的太空

太陽為什麼這麼熱?是因為太陽就是一個宇宙核電站。

太陽由上萬萬億噸氫原子組成,這些氫原子參與聚變反應,釋放巨大的能量,這些能量中絕大部分是熱能。

太陽的熱量是以熱輻射的形式傳遞到各個天體上,因此不需要介質。

太空環境是真空,它不會有粒子接收太陽的熱量,也就更不會存在粒子運動,對比其他天體,太空環境過于寒冷。

太陽和地球

按理說沒有任何粒子運動,此刻的溫度應該是絕對零度零下273℃才對,為何太陽到地球之間的溫度為零下270℃,多出來的3℃時哪里來的?

太陽到地球之間的太空環境是真空,這個真空并不是指什麼物質都不存在的「萬物皆空」,而是相對于地球的標準大氣壓而言。

太空中存在著少量的塵埃,它們某種程度上會獲得太陽的一些能量。

只不過這些塵埃在太空中的密度比起天體來說實在是太小了,因此只產生了3℃的溫度。

這些塵埃來自太陽系這46億年的各種撞擊,甚至于有的塵埃是最初的星云中殘留下來的「元老」。

宇宙中的塵埃

絕對零度一個物理概念,但是只存在于理論值,現實中的宇宙并沒有發現。

太陽的熱輻射還有一個特點,沿直線傳播,不會轉彎。

如果在太空中被其他物體遮擋,那麼基本上就接收不到太陽的熱量。

比如人類的衛星,當它正對著太陽時,必須忍受太陽直射而來的熱量,此時的衛星表面可以達到200℃。

當衛星運轉到地球的背面,此時它完全看不見太陽,也接收不到太陽的熱量,處于冰冷的太空環境中,忍受零下270℃的嚴寒。

這樣的「冰火交融」會讓衛星的材料產生極度的熱脹冷縮,如果使用地球上的普通材料是完全不行的。

所以人造衛星材料必須內外兼修,既能承受高溫,又能承受寒冷。

人造衛星在太空中

最接近絕對零度的存在

天文學家們曾經懷疑冥王星上有絕對零度存在,因為它距離太陽實在是太遠了,那里曾被認為是太陽系最寒冷的地方。

事實證明,冥王星的溫度離絕對零度還有一定的差別。

冥王星雖然距離太陽很遠,可它依舊處于在太陽系的能量體系內,那麼它無論如何都會接收到太陽的熱量。

只要接收到了熱量,那麼冥王星內部的粒子就會產生運動,只是這個運動并沒有八大行星劇烈。

冥王星被懷疑擁有絕對零度

隨著人類發射的探測器成功到達冥王星,開始展開探索,經過測量,冥王星表面溫度為零下229℃,這個溫度顯然比絕對零度高出不少。

后來天文學家們才發現,真正接近絕對零度的存在,不在乎它與太陽的距離,而在于它本質上是否有粒子運動。

這個時候天文學家們才發現,宇宙中除太體之外的其他真空空間,溫度在零下270℃,這是最接近絕對零度的存在。

地球接收太陽熱量

我們認為空無一物的宇宙物質還存在著人類看不見的物質,只要有物質存在,那麼它就會有內能,不管是溫度多低,都不可能低于絕對零度。

那麼,如果在宇宙中,存在某個空間真的空無一物,連塵埃都沒有,那麼它是否會是絕對零度呢?

答案或許也是否定的,因為有暗物質。

宇宙空間

暗物質與太空溫度

暗物質被認為是人類看不見的物質,但是在宇宙中真實存在,它與構成天體的一切物質都有所不同。

暗物質才是組成宇宙的主要部分,占據宇宙的85%到90%。

天文學家們認為,暗物質參與宇宙中的相互作用,所以存在質量。

它是一種粒子,但是不同于我們已知的所有粒子,這表明在我們認為真空的宇宙中,存在著未知的粒子。

或許,那比絕對零度高的3℃,未必是塵埃的獨奏,更像是暗物質的低吟。

如果未來能證實暗物質的存在,那麼絕對零度或許就真的只是一個理論,它真的在宇宙中不存在。

宇宙中的暗物質

人類曾經試圖制造出絕對零度,在1957年創造出了0.00002K的超低溫,這已經是目前最接近絕對零度的存在。

絕對零度是一個只能無限畢竟但是無法達到的一個溫度值。

我們在地球上看來如此簡單的熱傳遞、溫度在宇宙中卻是如此復雜,甚至充滿了各種謎團。

仔細想之,人類也算是宇宙的一部分,雖然渺小得如塵埃,但是我們本身也是各種粒子組成,我們的體溫保持在36℃左右,也是熱運動的結果。

這麼看,我們人類也很神秘。

宇宙就是這樣,從大爆炸的100億℃到逼近絕對零度,溫度跨度十分巨大,也讓它充滿了各種危險。

宇宙比我們想象中的還要復雜

人類在太空行走的時候,才是真正的冰與火中起舞,一邊是炙熱的太陽熱量,另一邊是寒冷的太空。

太陽由上萬萬億噸氫原子組成,這些氫原子參與聚變反應,釋放巨大的能量,這些能量中絕大部分是熱能。

太陽的熱量是以熱輻射的形式傳遞到各個天體上,因此不需要介質。

太空環境是真空,它不會有粒子接收太陽的熱量,也就更不會存在粒子運動,對比其他天體,太空環境過于寒冷。

太陽和地球

按理說沒有任何粒子運動,此刻的溫度應該是絕對零度零下273℃才對,為何太陽到地球之間的溫度為零下270℃,多出來的3℃時哪里來的?

太陽到地球之間的太空環境是真空,這個真空并不是指什麼物質都不存在的「萬物皆空」,而是相對于地球的標準大氣壓而言。

太空中存在著少量的塵埃,它們某種程度上會獲得太陽的一些能量。

只不過這些塵埃在太空中的密度比起天體來說實在是太小了,因此只產生了3℃的溫度。

這些塵埃來自太陽系這46億年的各種撞擊,甚至于有的塵埃是最初的星云中殘留下來的「元老」。

宇宙中的塵埃

絕對零度一個物理概念,但是只存在于理論值,現實中的宇宙并沒有發現。

太陽的熱輻射還有一個特點,沿直線傳播,不會轉彎。

如果在太空中被其他物體遮擋,那麼基本上就接收不到太陽的熱量。

比如人類的衛星,當它正對著太陽時,必須忍受太陽直射而來的熱量,此時的衛星表面可以達到200℃。

當衛星運轉到地球的背面,此時它完全看不見太陽,也接收不到太陽的熱量,處于冰冷的太空環境中,忍受零下270℃的嚴寒。

這樣的「冰火交融」會讓衛星的材料產生極度的熱脹冷縮,如果使用地球上的普通材料是完全不行的。

所以人造衛星材料必須內外兼修,既能承受高溫,又能承受寒冷。

人造衛星在太空中

最接近絕對零度的存在

天文學家們曾經懷疑冥王星上有絕對零度存在,因為它距離太陽實在是太遠了,那里曾被認為是太陽系最寒冷的地方。

事實證明,冥王星的溫度離絕對零度還有一定的差別。

冥王星雖然距離太陽很遠,可它依舊處于在太陽系的能量體系內,那麼它無論如何都會接收到太陽的熱量。

只要接收到了熱量,那麼冥王星內部的粒子就會產生運動,只是這個運動并沒有八大行星劇烈。

冥王星被懷疑擁有絕對零度

隨著人類發射的探測器成功到達冥王星,開始展開探索,經過測量,冥王星表面溫度為零下229℃,這個溫度顯然比絕對零度高出不少。

后來天文學家們才發現,真正接近絕對零度的存在,不在乎它與太陽的距離,而在于它本質上是否有粒子運動。

這個時候天文學家們才發現,宇宙中除太體之外的其他真空空間,溫度在零下270℃,這是最接近絕對零度的存在。

地球接收太陽熱量

我們認為空無一物的宇宙物質還存在著人類看不見的物質,只要有物質存在,那麼它就會有內能,不管是溫度多低,都不可能低于絕對零度。

那麼,如果在宇宙中,存在某個空間真的空無一物,連塵埃都沒有,那麼它是否會是絕對零度呢?

答案或許也是否定的,因為有暗物質。

宇宙空間

暗物質與太空溫度

暗物質被認為是人類看不見的物質,但是在宇宙中真實存在,它與構成天體的一切物質都有所不同。

暗物質才是組成宇宙的主要部分,占據宇宙的85%到90%。

天文學家們認為,暗物質參與宇宙中的相互作用,所以存在質量。

它是一種粒子,但是不同于我們已知的所有粒子,這表明在我們認為真空的宇宙中,存在著未知的粒子。

或許,那比絕對零度高的3℃,未必是塵埃的獨奏,更像是暗物質的低吟。

如果未來能證實暗物質的存在,那麼絕對零度或許就真的只是一個理論,它真的在宇宙中不存在。

宇宙中的暗物質

人類曾經試圖制造出絕對零度,在1957年創造出了0.00002K的超低溫,這已經是目前最接近絕對零度的存在。

絕對零度是一個只能無限畢竟但是無法達到的一個溫度值。

我們在地球上看來如此簡單的熱傳遞、溫度在宇宙中卻是如此復雜,甚至充滿了各種謎團。

仔細想之,人類也算是宇宙的一部分,雖然渺小得如塵埃,但是我們本身也是各種粒子組成,我們的體溫保持在36℃左右,也是熱運動的結果。

這麼看,我們人類也很神秘。

宇宙就是這樣,從大爆炸的100億℃到逼近絕對零度,溫度跨度十分巨大,也讓它充滿了各種危險。

宇宙比我們想象中的還要復雜

人類在太空行走的時候,才是真正的冰與火中起舞,一邊是炙熱的太陽熱量,另一邊是寒冷的太空。

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