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太陽(yáng)表面溫度6000度,為何地球附近的太空,卻還是絕對(duì)零度?

地球是人類的家園,然而只有擁有太陽(yáng),地球才能供人類棲息。

地球的所有能量來(lái)源都靠太陽(yáng)供給,哪怕是埋在地下的化石能源,也是依靠太陽(yáng)才能變成我們使用的煤炭和石油,太陽(yáng)表面溫度高達(dá)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(yáng)之后也還是難以存活。

但是有一個(gè)現(xiàn)象卻讓人有些迷惑,受太陽(yáng)照射的地球,地表溫度最高可以達(dá)到70℃,太陽(yáng)光射向地球以后,連地球都被曬熱了,但太陽(yáng)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(yáng)傳播能量的過(guò)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(yáng)最近的行星,它正對(duì)著太陽(yáng)的一面,溫度可以高達(dá)428℃,但背對(duì)著太陽(yáng)的黑暗面卻能達(dá)到零下190℃,離太陽(yáng)如此之近,溫差還能這么大,這就必須要說(shuō)到熱量的傳遞和人類定義的溫度了。

在常人看來(lái),定義溫度很簡(jiǎn)單,用溫度計(jì)測(cè)量一下就可以了,但這并不是直接的測(cè)量方式,而是通過(guò)物體溫度變化特征間接得出來(lái)的結(jié)果,比如測(cè)體溫時(shí)最常用的水銀,水銀被加熱后會(huì)發(fā)生規(guī)律的膨脹,通過(guò)膨脹帶來(lái)的刻度上升,我們最終認(rèn)為溫度達(dá)到了某個(gè)數(shù)值。

實(shí)際上從分子運(yùn)動(dòng)論來(lái)看,溫度只是物體分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志,是大量分子運(yùn)動(dòng)的集合表現(xiàn),我們?cè)跍y(cè)量溫度時(shí),實(shí)際上測(cè)量的是此時(shí)粒子熱運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),粒子運(yùn)動(dòng)越劇烈,溫度就越高,反之亦然。

當(dāng)太陽(yáng)直射身上時(shí)我們會(huì)感到溫暖,實(shí)際上這正是人體接受到了太陽(yáng)光子的作用。

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

這是因?yàn)橥寥篮蛶r石的物質(zhì)密度較大,而大氣的密度較小,自然粒子的運(yùn)動(dòng)也不會(huì)太激烈。

了解了溫度的真正含義,再來(lái)看看熱量究竟是通過(guò)什么傳播的,為什么真空無(wú)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(dǎo),一般而言是固體之間通過(guò)接觸來(lái)發(fā)生熱量傳遞。比如當(dāng)你用手握一杯熱水,手就會(huì)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(huì)在二者之間傳遞。

第二種方式是熱對(duì)流

它主要發(fā)生在氣體和液體這類流體之間,它們?cè)谝苿?dòng)時(shí)會(huì)攜帶流體本身分子運(yùn)動(dòng)的熱量。比如燒水時(shí),液體內(nèi)部會(huì)溫度不均勻,從而產(chǎn)生不同的溫度和壓強(qiáng),這時(shí)就會(huì)引發(fā)液體的循環(huán)流動(dòng),從而讓熱量均勻傳遞在水中各個(gè)部分。

最后一種就是地球接收太陽(yáng)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(dǎo)需要固體接觸,熱對(duì)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?huì)損失能量,而太陽(yáng)主要通過(guò)可見光和紅外線傳遞熱量。

真空中沒有粒子,而粒子運(yùn)動(dòng)是熱量的來(lái)源,通過(guò)熱輻射在真空中傳播熱量的太陽(yáng),自然也無(wú)法把粒子加熱,不過(guò)既然如此,為何真空沒有到達(dá)絕對(duì)零度呢?那些離太陽(yáng)很遠(yuǎn)的星球上,是否存在絕對(duì)零度呢?

上面我們說(shuō)到,溫度的實(shí)質(zhì)是粒子之間的熱運(yùn)動(dòng),絕對(duì)零度就意味著粒子的運(yùn)動(dòng)達(dá)到了0,處于完全的靜止?fàn)顟B(tài)。

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

原來(lái)雖然它離太陽(yáng)已經(jīng)夠遠(yuǎn)了,但仍然處于太陽(yáng)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(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),從而無(wú)法達(dá)到絕對(duì)零度。

要想達(dá)到絕對(duì)零度,最起碼要滿足以下任意一個(gè)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(gè)空間中沒有任何物質(zhì),沒有物質(zhì)也就沒有粒子的熱運(yùn)動(dòng)。

太空中雖然看上去空無(wú)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(huì)存在絕對(duì)零度的情況?

答案是否定的,因?yàn)樵谶B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(xué)認(rèn)為,暗物質(zhì)才是組成宇宙的主要部分。

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

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