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太陽表面溫度6000度,為何地球附近的太空,卻還是絕對零度?

地球是人類的家園,然而只有擁有太陽,地球才能供人類棲息。

地球的所有能量來源都靠太陽供給,哪怕是埋在地下的化石能源,也是依靠太陽才能變成我們使用的煤炭和石油,太陽表面溫度高達6000℃,它的能量以光和熱的形式傳播給地球,即便人類現(xiàn)在擁有走出地球的能力,離開太陽之后也還是難以存活。

但是有一個現(xiàn)象卻讓人有些迷惑,受太陽照射的地球,地表溫度最高可以達到70℃,太陽光射向地球以后,連地球都被曬熱了,但太陽和地球之間的太空卻依舊是寒冷的,是只有零下270℃的極寒。

既然太陽傳播能量的過程中能把地球曬熱,為何這之間的路程卻依舊冰冷呢?

這些能量究竟是如何傳遞的?

水星是距離太陽最近的行星,它正對著太陽的一面,溫度可以高達428℃,但背對著太陽的黑暗面卻能達到零下190℃,離太陽如此之近,溫差還能這么大,這就必須要說到熱量的傳遞和人類定義的溫度了。

在常人看來,定義溫度很簡單,用溫度計測量一下就可以了,但這并不是直接的測量方式,而是通過物體溫度變化特征間接得出來的結(jié)果,比如測體溫時最常用的水銀,水銀被加熱后會發(fā)生規(guī)律的膨脹,通過膨脹帶來的刻度上升,我們最終認為溫度達到了某個數(shù)值。

實際上從分子運動論來看,溫度只是物體分子運動平均動能的標志,是大量分子運動的集合表現(xiàn),我們在測量溫度時,實際上測量的是此時粒子熱運動的狀態(tài),粒子運動越劇烈,溫度就越高,反之亦然。

當太陽直射身上時我們會感到溫暖,實際上這正是人體接受到了太陽光子的作用。

任何物體都由基本粒子組成,只不過每種粒子的運動程度不同,所以在地球上同一個地方的不同物質(zhì)溫度會不一樣,比如地面的和大氣接受同樣多的太陽輻射熱能后,地表溫度會明顯比大氣高。

這是因為土壤和巖石的物質(zhì)密度較大,而大氣的密度較小,自然粒子的運動也不會太激烈。

了解了溫度的真正含義,再來看看熱量究竟是通過什么傳播的,為什么真空無法加熱呢?

熱量傳遞的第一種方式

也是最直接的方式就是熱傳導,一般而言是固體之間通過接觸來發(fā)生熱量傳遞。比如當你用手握一杯熱水,手就會感到發(fā)熱發(fā)燙,這就是熱量的反向傳遞,即只要有溫度差存在,熱量就會在二者之間傳遞。

第二種方式是熱對流

它主要發(fā)生在氣體和液體這類流體之間,它們在移動時會攜帶流體本身分子運動的熱量。比如燒水時,液體內(nèi)部會溫度不均勻,從而產(chǎn)生不同的溫度和壓強,這時就會引發(fā)液體的循環(huán)流動,從而讓熱量均勻傳遞在水中各個部分。

最后一種就是地球接收太陽能量的主要方式:熱輻射。

它和前兩種傳遞方式的主要區(qū)別在于,熱輻射不需要中間介質(zhì)。熱傳導需要固體接觸,熱對流需要攜帶熱量的粒子接觸,但熱輻射不需要任何介質(zhì),它可以在真空中傳播,并且?guī)缀醪粫䲟p失能量,而太陽主要通過可見光和紅外線傳遞熱量。

真空中沒有粒子,而粒子運動是熱量的來源,通過熱輻射在真空中傳播熱量的太陽,自然也無法把粒子加熱,不過既然如此,為何真空沒有到達絕對零度呢?那些離太陽很遠的星球上,是否存在絕對零度呢?

上面我們說到,溫度的實質(zhì)是粒子之間的熱運動,絕對零度就意味著粒子的運動達到了0,處于完全的靜止狀態(tài)。

冥王星距離太陽非常遠,科學家一度認為那里就是太陽系最寒冷的地方,絕對零度應該會在那里存在,但人類發(fā)射的探測器顯示,冥王星表面不僅沒有絕對零度,甚至比太空都要暖和,它的溫度只有零下229℃。

原來雖然它離太陽已經(jīng)夠遠了,但仍然處于太陽的能量體系內(nèi)。即便接收到的能量非常少,但依然還是有的,只要接收到了熱量,冥王星內(nèi)部的粒子就會產(chǎn)生運動,從而無法達到絕對零度。

要想達到絕對零度,最起碼要滿足以下任意一個條件,其一是物質(zhì)內(nèi)部的粒子沒有接收到任何熱量,其二則是在這個空間中沒有任何物質(zhì),沒有物質(zhì)也就沒有粒子的熱運動。

太空中雖然看上去空無一物,但還是有少量的塵埃物質(zhì),假如連塵埃都沒有,是否會存在絕對零度的情況?

答案是否定的,因為在連塵埃都沒有的空間里,還存在我們看不見的暗物質(zhì),現(xiàn)代科學認為,暗物質(zhì)才是組成宇宙的主要部分。

或許在那看似空無一物的宇宙空間里,比絕對零度高出來的那些溫度,正是暗物質(zhì)內(nèi)部的粒子飛舞貢獻的。

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