说到太空,大家肯定会想到寒冷和孤独。
让人百思不得其解的是,太阳的温度居然是5500摄氏度。在太阳的辐射下,地球的温度不断上升,夏季甚至高达40摄氏度。
太阳是个大火球
但是为什么太阳和地球之间的空间冰冷的?
为什么会冷
在人们的生活中,温度是衡量物体冷热程度的指标。
在化学中,温度与分子活动的强度有关,分子越活泼,物体的温度就越高。
0摄氏度是分子活动的临界点,低于临界点的分子转为“惰性运动”。
三种物质形态中的分子
如果分子完全停止运动,就是我们常说的绝对零(负273.15摄氏度)。
这个温度只存在于理论上,也是温度的下限。
原因是在宇宙中,所有的物体都在运动,没有绝对静止的存在。
因此,分子不可能完全停止运动,它们或多或少会运动,这意味着存在一定的热量。
既然温度有下限,那么有没有上限呢?
可能不是,根据天文学家的猜测,大爆炸奇点温度没有上限,也就是说我们生活的宇宙,没有温度上限。
宇宙奇点和大爆炸
可能存在,只是人们还没有发现。回到正题,我们对温度的定义是基于有分子。
太阳与地球之间的空间极其空旷,几乎没有任何物体,太阳散射的能量也无法很好地接收,自然是异常寒冷。
太空温度
但这并不意味着太空中什么都没有,除了一些太空垃圾,还有大量的宇宙尘埃。
如果太空中真的什么都没有,理论上是没有分子的,温度应该是绝对的零。
但事实上,有天文学家测得太空中的温度大约为-270摄氏度。
多出的2度是因为太空尘埃的存在。
这些尘埃一部分是宇宙大爆炸初期遗留下来的,另一部分是超新星爆炸产生的。因为不受星体引力的影响,它们在太空中漫无目的地漂流。
超新星爆炸
它们的粒子非常小,人无法用肉眼直接观察。
而这些弱分子并不活跃,吸收热量的能力很差。即使它们长时间接受太阳辐射,也不会产生多少热量。
要知道,这些尘埃都诞生于大爆炸或超新星爆炸,经历了数万亿甚至更高温度的洗礼,与太阳的温度相比简直相形见绌。
cosmicdust
太空的温度也是由此推导出来的。天文学家推测,未来太空温度将进一步降低。
从宇宙大爆炸到今天,太空温度一直在下降,这是一种趋势。空间的温度会无限趋近于绝对零,但不会达到绝对零,就像数学中的反比例函数,无限趋近对称轴,但永不相交。
看到这里,很多朋友可能会有这样的疑问,恒星的光热范围是有限的,那么在恒星无法受到影响的宇宙深空,温度是多少呢?会是绝对零吗?
可以肯定的是,这些地方的温度比恒星光热范围内的太空温度要低,但不是绝对的零。
我们都知道热是传导性的,紧密相连的分子会互相传递热量。
热传导示意图
来自星星的热量是这些地方保持温度的原因之一。另一点是,在大爆炸期间,留在尘埃中的温度永远不会冷却下来。
原因与奇点无限高的温度有关。如果研究深入,将有助于人类揭开宇宙大爆炸和温度上限之谜。
炎热的地球
太空环境如此恶劣,即使是我们的邻居月球,地表温度也不适合人类生存,但为什么同样位置的地球却成为了人类的天堂?首先,这与地球处于太阳系的宜居带有关。
宜居带是指恒星系统中水可以液态存在的区域,也是发现生命存在可能性最高的区域。
如果距离太远,星球上的液态水会变成固态,不适合生物获取水源。如果靠得太近,所有的水分都会蒸发,更不可能形成生命。
太阳系宜居带共有三颗行星:地球、木星、火星。
宜居带的三颗行星
和地球的位置刚好在宜居带的最宜居的位置。能够生活在这样一个星球上,我们是极其幸运的。
不仅如此,地球上还有浓密的大气层,帮助我们隔绝了大部分的光和热。当阳光照射到地面时,我们会感到很舒服。
晚上,由于没有太阳辐射,大气将白天的光热反射到地面,起到保温的作用。
如果没有大气层,地球向阳面的温度可能高达200多摄氏度,而向阳面的温度则低至-100摄氏度。
但大气不可能永远存在。天文学家推测,地球的大气层将在数亿年后逃逸到太空中,地球将变成另一种火星。
地球大气
不用太担心。届时人类是否还会在地球上尚不得而知。
让人好奇宇宙万物都是冷的,为什么只有星星是热的?
太阳的温度
恒星主要的光热来源是它内部的核聚变。
核聚变的原理
在早期,氢和重金属的某些元素结合在一起形成了第一颗恒星。
由于各种物质挤压在一起,产生了高温高压的环境,促进了核聚变反应的发生,所以就有了光和热。
根据恒星光、热、质量的不同,种类也不同。太阳属于黄矮星,是群星中中低位的存在。当它老了会膨胀成一颗红巨星,它的光球层可以淹没火星的轨道。
恒星演化
太阳死后变成白矮星,散发出最后的光和热,200亿年后完全失去热量变成黑矮星。比太阳更可怕的是中子星(恒星的一种),它的表面温度是太阳的1万倍,核心温度可达60亿摄氏度,它的整体质量远超太阳,但小于太阳。
中子星的引力很强。如果一个成年男子不慎从太空坠入中子星,产生的能量相当于2亿吨核爆炸。
中子星与黑洞
中子星死后,极有可能变成黑洞,成为宇宙中最恐怖的天体。
另一颗可怕的恒星是一颗比太阳大1.4倍的白矮星。由于种种原因,爆炸后产生一颗超新星,瞬间释放出数十万亿级的高温。
当然,太阳不可能形成超新星爆炸,因为它的质量达不到爆炸标准。
超新星爆炸(右)
超新星爆炸产生的物质将漂浮在太空中,成为地球不可或缺的一部分,包括黄金和其他贵金属。
如果人类有能力从其他星球开采黄金,或许黄金将不再是保值工具。
不管是中子星还是超新星爆炸,产生的温度都是太阳无法企及的,它们的光和热可以传递到更远的宇宙空间。
宇宙空间
或许在他们的势力范围内,诞生了一颗类似地球的星球,无尽的光和热滋养着一个个外星文明。
只要我们不断探索,就一定能够解开宇宙的奥秘。
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