万物生长靠太阳,正是因为有了太阳的存在,植物才可以进行光合作用释放出氧气。没有太阳,我们就无法感受到光亮与温暖。
在太阳内部每时每刻都在发生核聚变,致使太阳表面的温度可以达到接近6000度,地球都被太阳晒热了,为何太空却接近绝对零度呢?
太阳温度的产生
有科学研究发现,太阳表层的温度接近6000摄氏度,而太阳内部的温度更是可以达到1500万摄氏度。
可能你会想,这些数据是怎么来的呢?不可能是用温度计测量的吧。
事实上,我们目前所拥有的任何物质的熔点都低于太阳表面的温度。
科学家们会测量不同波段太阳所产生的辐射电磁波强度,然后再用斯特藩玻尔兹曼定律计算出太阳表面的温度。
太阳的温度来源于它内部无时无刻不在发生的核聚变反应。通常核聚变可以发生在等离子体中。
等离子态是指拥有很多的能量的电子脱离原子后变成的自由电子。在太阳内部温度极高,里面的物质通常都是以等离子的形态存在。
核聚变就是指两个氢原子结合并释放出能量的过程。但是如果想要发生核聚变,必须要处于超高温和超高压的条件。
太阳内部的温度不满足核聚变发生的条件,核聚变反应需要的温度至少需要达到1亿摄氏度,与太阳内部的1500万摄氏度相差甚远。
但是太阳内部的压力却是十分大的。质量越大引力就越大,而太阳作为太阳系的主导,它的质量占太阳系总质量的99.86%以上,有大约2000亿亿亿吨。
如此庞大的重量决定了决定了太阳内核的压力也是巨大的,等同于大约3000亿个大气压的压力。巨大的压力给核聚变反应提供了条件。
太阳的主要构成部分是氢元素和氦元素,而在太阳内核,氢气含量更大。核聚变通常都发生在这个地方。
核聚变会产生压力,这种压力跟太阳本身的引力可以达到一个平衡点。从而使得太阳可以长期处于一个平衡稳定的状态。
有科学家推测,太阳内部包含的氢元素,还足够支撑进行50亿年的核聚变反应。也就是说,等到50亿年以后,太阳内部会经历一段时间的氦元素反应然后停止运作。
地球都可以被晒热,为什么太空中却接近绝对零度呢?
太空的温度
绝对零度大约是零下273.15摄氏度,是理论上的温度下限值。太空的平均温度在零下270.15摄氏度左右,比绝对零度要稍微高一点点。
我们能感知到温度,因为周围无时无刻不在发生着分子运动。也就是说,温度并不是凭空存在的。
在太空中,绝大多数都是真空环境,密度极低。在这种环境中不会存在分子或者粒子。没有产生温度需要的物质,自然也就不会有温度了。
有研究表明,通常情况下粒子的运动越剧烈产生的温度就越高,反之就会越来越低。
在太空中,大约每立方米才会存在一个原子,即使太阳内部核聚变产生的能量会经过太空,在太空中也没有足够的粒子来承接。因此,太阳无法赋予太空温度。
地球的温度
热量的传播方式也是有很多种的,首先最直接的办法就是热传导。
通俗点讲就是两个温度不同的物体接触就会发生热传导。
热量传播的第二种形式就是热对流。这种传播方式主要存在于液体和气体之间,在流动的过程中会携带本身运动产生的热量。
第三种就是通过热辐射来传递热量,太阳的能量传播到地球就是通过热辐射进行的。
根据能量守恒定律,核聚变反应发生后的质量差会以能量的形式释放出来。太阳内核会产生大量的光子和中微子。
这些光子会从太阳内核先抵达太阳表面,然后继续前进到宇宙,其中一部分的光子就会抵达地球,从而变成地球上光和热的来源。
地球上物质比较丰富,分子运动就会特别频繁。当这些光子抵达地球后,便会保留在分子的运动中。仅仅一小部分的光子就可以让地球保持在适宜人类生存的温度。
而地球之所以可以保持恒温,还有一个重要的因素是地球有大气层的保护。大气层笼罩在地球上方,太阳辐射抵达大气层后会被削弱到适宜人类生存的状态。
除此之外,大气层还有保温的作用。这就使得即使在太阳没有照射到的地方也不会过于寒冷。
反观月球,它的表面只有一层比较稀薄的大气,所以月球上的昼夜温差是极大的。在白天月球表面的温度可以达到160摄氏度以上,到了夜晚月球表面的温度可以降至零下180摄氏度左右。
太阳和地球之间的距离大概在一亿五千万千米,但是太阳光照射到地球大概只需要八分钟左右。太阳光的速度大约在300000千米每秒,被认为是最快速度。
宇宙的形成
即使经过了多年的研究,人类也无法百分百确定宇宙形成的原因。目前被最多人接受的观点就是宇宙爆炸学说。
大部分科学家认为,137亿年前,宇宙发生了一场大爆炸,在当时只有一个密度高体积小的奇点,爆炸后这个奇点内部的物质逐渐变得越来越大。
伴随着物质的不断分裂和聚集,形成了我们现在所熟知的星系和天体。
科学家们认为,最早期的宇宙温度可以达到100亿度左右,当时只存在一些最基本的粒子,并没有我们现在熟知的太阳、星系等。
那些粒子每时每刻都在膨胀,就导致了温度迅速降低。当宇宙的温度处于10亿度左右的时候,中子无法自由存在,只能以与其他质子结合变成元素的形式来存在。
当宇宙间的温度降至几千摄氏度的时候,那些物质开始聚集形成气云,进而演化成天体和星系。
人类对于宇宙的探索从未止步,自1957年苏联发射的一号卫星成功进入太空后,人们便开始大力发展航空事业,不少人都好奇除了地球,还有别的星球适合人类生存吗?
如果在50亿年后,太阳核聚变反应结束,地球失去了光和热的来源,人类只能陷入一片黑暗中。到时候人类应该如何生存呢?
事实上,如果真的到了太阳陨落的那一天,地球上的所有植物都将无法进行光合作用,人类也会因为没有氧气而走向灭亡。
截止到目前,科学家们也并没有发现第二个适宜人类居住的星球,所以我们现在应该善待我们的地球母亲。
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