宇宙奥秘
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太阳温度高达5000度为什么宇宙还是冷的?

作者: admin 来源: 未知 发布时间:2019-04-05
    宇宙是个很大很大的空间,包括了无数的恒星和各种天体,太阳在宇宙中是一个很渺小很渺小的天体,渺小的可以忽略不计,那么宇宙的冷暖与太阳温度高达5000度有什么关系呢?我不知道这个出题者是什么意思,大概是说地球上空的空间很冷吧,这样说还有点道理。不过要纠正一下,太阳表面温度在6000度左右(摄氏度,后同),说5000度也无不可。但毕竟这只是太阳的表面温度,不能代表太阳的全部温度。太阳中心温度为1500万度,靠源源不断的核聚变不断往外部释放着能量,太阳表面温度只是一层面膜,随便爆发几个耀斑和日冕喷射都有几十上百万度。但这只是在太阳附近,稍远就很冷很冷了。我们银河系有数千亿颗恒星,每一颗恒星都是一个太阳,这么多的太阳不断的放射着能量,怎么太空中还是很冷很冷呢?这种冷可不比我么地球冬天的感觉,那是一种无法比拟的冷,冷到接近绝对零度。绝对零度是多少?就是0K,又叫零开尔文。开尔文代表热力学温度,是科学界常用的温度度标,零开尔文(0K)就等于-273.15摄氏度,这是温度的禁区,这个宇宙没有达到这个温度的物体,更没有比这更低的温度。而宇宙微波背景辐射为3K,也就是-270度左右。这是从138.2亿年前宇宙大爆炸的至热到今天降低到的温度。
    温度的本质是分子运动,也可以说粒子的运动。分子粒子运动得越激烈,温度就越高。但要感受到分子运动的热量,还需要分子粒子的密度,因此粒子密度越高,运动越激烈,人们感受到的温度就越高,反之就越冷。地球表面,空气密度很高,达到一个立方厘米有2.6875*10^19个空气分子(约270亿亿个),因此能够与太阳辐射交换和储存能量,让人们感到温度的高低。但到了高空,空气分子就很稀薄了。到达1000公里高度,空气分子只有地表的1亿亿分之一了,因此虽然这里是地球大气层热层,粒子温度可以达到一两千度,但如果拿个温度计去测量是感觉不到的,因为那里的粒子太稀薄,很难撞到温度计,因此实际测量出来的温度(太阳不直射的情况下)会在零下200度左右.越到远离天体的太空,粒子就越来越少,而到了太空深处,每个立方厘米就只有几个粒子了,甚至一个立方米才有几个粒子。这种地方怎么能够热的起来呢?
    这就是宇宙中虽然有无数的恒星,它们源源不断辐射着电磁波,而宇宙空间依然很冷的原因。每个恒星的能量都是以电磁辐射的方式传播,但这种传播在宇宙真空中是不受阻扰的,只有遇到粒子时,才会进行能量转换,同时激发粒子的动能,温度上升。太空中粒子极其稀少,这就是太空温度低的原因。或许某个接受到能量的粒子温度并不低,但由于太稀少,是很难觉察出来的。当太阳电磁辐射到达地球大气层时,随着大气层空气分子密度越来越大,感觉到的温度和热度就会越来越高。这也是有些人问为什么到了高山,距离太阳更近了,反而会温度很低,甚至终年冰雪覆盖的答案。比如珠穆朗玛峰,离太阳近了这点距离完全可以忽略不计,但空气稀薄了将近70%,这才是变冷的原因。太阳温度再高,在遥远的太空没有物质来承接这种能源,怎么会有不冷呢?
    开水器维修师傅和天文爱好者跟帖回复:火星,太阳的表面温度高达5500摄氏度,而宇宙中还有很多能够发光发热的恒星,仅银河系中最少也有一千亿颗恒星,但数以亿计的恒星并没有把宇宙加热到很高的温度。事实上,宇宙的平均温度非常的低,只比绝对零度高了2.73度,即-270.42摄氏度,这要远低于恒星的温度。首先,需要注意的是,空间本身没有温度的概念。因为空间不是物质,而温度是表征组成物质的原子和分子的热运动剧烈程度。恒星会发光,这些光携带着能量在真空中传播,当它们撞上物体时,光的能量会被物体吸收,所以物体的温度会升高。
    整个宇宙之所以很冷,这是因为宇宙空间太空旷了,其中的物质密度极低。宇宙空旷到平均密度只有10^-29克/立方厘米,相当于水的密度(4摄氏度、1个标准大气压)的10万亿亿亿分之一,或者说每立方米中仅有5.9个质子。
    在银河系中,恒星的平均距离大约为4光年。太阳的辐射功率约为3.828×10^26瓦,那么,在距离太阳2光年的地方,每平方米所会接收到的太阳能仅有0.000000085瓦(8.5×10^-8瓦)。这还是充满恒星的星系的情况,而星系和星系之间存在更为广阔的星系际空间,那里的物质密度更低,所能接收的热量还要低得多。
宇宙在诞生之初很小,那时的物质密度极高,并且温度也极高,达到了理论最高的普朗克温度(1.4亿亿亿亿度)。随着宇宙的不断膨胀,温度逐渐降低。在宇宙诞生只有1000万至1700万年的时候,宇宙的平均温度大约为0度至100度,这意味着生命可能很早就在宇宙中出现了。138亿年过去了,经过了大幅度的膨胀,宇宙的平均温度已经降低至-270.42摄氏度。现在的这些热量都是从早期宇宙中残留下来的,它们被称为宇宙微波背景辐射。
密斯答:对于理想的绝对真空,是没有温度概念的;太空接近绝对真空,太阳温度再高,无法把热量传递给真空。
经常听到说,太空中温度低至-270多摄氏度,然后太阳表面温度又高达5500℃,为什么太阳温度这么高,却无法把太空加热呢?
其实问题在于很多人对温度的理解不透彻,温度是宏观物理量,温度的本质是微观粒子的热运动,也就是说没有微观粒子的热运动,就不会有温度。
太空接近绝对真空,里面几乎不存在微观粒子的热运动,理论上一个物体处于绝对真空中,物体的温度会无限趋近于绝对零度。
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