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太空中几乎“绝对零度”!地日相距1.5亿公里,地球哪来的高温?

宇宙解码  · 公众号  · 科学  · 2024-11-21 18:26

正文

    太阳光想要拥抱地球,需要穿梭1.5亿公里,而且它能给出的温度绝对是热情的。

    但是太阳光穿越人海想来拥抱我们,中间不是还隔了一个外太空吗?要知道这里的温度几乎是绝对零度,那为什么太阳光可以使地球变热?

   

    绝对零度

    温度是测量冷和热的一个程度标准,但它又可以表达为对热能的体现与量化。

    说简单点,温度就像是一个俏皮的女朋友。如果平日你对她热情点、和她的互动很高,这段感情的热能就能体现出来。相反,道理也是一样。

    既然关于温度的体现,我们已经了解了。

    那就再来看看,太阳和地球间的太空部分,为何会接近绝对零度?但依然能让从这穿梭的太阳光使地球变热呢?

    

    首先,外太空的温度很低。

    这不需要我们真的跑到天上去测试温度,即便是从电影里我们也能感受到太空的寒冷。

    例如,漫威中的勇度为了保护星爵,他在最紧张时刻将唯一的太空服给了对方,而他也以自己在太空中窒息变成冰块而草草收场。

    虽然说电影不能直接挂钩科学,但在物理学家的计算中,外太空的温度真的起伏不定。像星际尘埃的温度为零下260℃,水星和金星的最低温度也能达到零下160℃和零下120℃等等。

    

    在太空中,最接近绝对零度的是宇宙微波背景辐射,这源自宇宙大爆炸所遗留下来的热辐射,至今也有超过38万年的历史。

    绝对零度是-273.15℃,总体来说太空非常寒冷,虽然也有很热的地方,但微观粒子极少的太空部分,总体特点就是寒冷,其原因也和它们所涵盖的运动及热传导能力有关。

    

    比如说当太阳光穿梭过1.5亿公里的距离,来拥抱地球。

    它所带来的热辐射会立即引起地球的能量振动,其振动的根本原则是受到热辐射后,人类生存环境中所含有的大量分子和原子产生了反应,这样地球表面这才开始发热和储能。

    但是对比太空,它们就显得太不积极了。因为太空中微量粒子几乎没有,对于热辐射能给出的反应也很少。

    这就是一个非常高冷的女友,不论男方再怎么热脸贴冷屁股,她依旧显得很高傲,所以没办法给人传递温暖。

    

    所以简而言之,太空的温度为何会那么低,还能接近绝对零度呢?是因为它们的微量粒子太少,不能够及时对太阳光的热辐射发生反应,运动能力表现差,所以没办法发热和储能。

    那么相同的原理是不是可以用在地球上?太阳光能使地球变热的原因,是不是仅仅依靠原子和分子能对太阳辐射产生反应?当然不仅是如此。

    变热过程

    当地球上的分子与原子对太阳光产生震动后,地球才会慢慢地变热。

    但这种热不会仅处在地球表面,它也会慢慢地将热量传导到周边其他地区。比如说空气中,天空中等等。这种上升过程会产生对流,也会将空气加热。

    这也是为什么我们会在夏天时总感觉好热的原因,看来太阳光表现得太过于热情,也会让我们感到不舒服。

    太阳光中还含有红外波,这种热辐射能使地球慢慢变得暖和起来。

    当地球将光能吸收后,一部分就会用来储能,一部分用来反射。其中一部分能量会以辐射的形式再次回到太空,但大部分能量依旧会留在地球表面,这就是温室效应的被加热过程。

    而地球一直都处于高速运转的状态,以运动的形式来保持自身温度的平衡,会将消散与吸收的热量维持在一个能让地球生物都能接受的区间内。

    

    虽然在晚上时,地球的热量消散得更多,但仅有21%凭借传导方式回到太空。而传导的过程就是能量与能量之间传送分子的过程,其运动速度越快,能量将会传播得越远。

    等到地球慢慢被热辐射加热后,我们就需要依靠大气层来进行保温。这就像是在做饭,等饭熟了后得立即保温,否则能量散去,饭就会马上冷下来。

    

    那地球为什么需要保温层呢?因为地球也处在太空中,保温层的外面就是接近绝对零度的太空。寒冷想要将地球吞噬,那大气层就是最好的保护罩。

    就像为什么宇航员到了太空探险时,他们还能在接近绝对零度的环境中行走和工作。这是因为有了宇航服,人类在真空环境下做到了隔绝辐射,那保温效果依然杠杠的。

    

    但这时又有一个新问题——同样处在太空中的金星和地球一样,它通过自身运动的变化也拥有了大气层。

    但是金星的地表温度却能达到465℃,这比地球的地表最高温度要高出太多倍。

    为什么同样都有保护罩?金星与地球的差距会那么大吗?因为金星的大气层主要是依靠二氧化碳,可以说这是一个大暖炉,所以显得异常火热。

    最高温度

    太阳其实是强大的引力体,放眼整个太阳系它是绝对老大的。

    因为它的质量占到了太阳系总体的99.8%以上。它的表面温度能够达到1,500万度,能够馈赠给地球的热辐射也只是它总辐射量的一小部分。

    人们经常用火球来形容太阳,但实际上太阳的能量产生,并不是因为火在燃烧,而是因为自身通过核聚变释放出强大的辐射。

    正是因为地球同处于太阳系的环境下,这也就证明从距离上来看,太阳与地球之间并不算太远。阳光能辐射到的地方,也都处在太阳的能量传导范围以内。

    而阳光的辐射在传播过程中,能量是一直在被削弱的。阳光在穿梭太空时,由于太空中所含的微量粒子太少,且运动能力太差,所以它无法提高太空的温度。

    而地球恰恰相反,不仅运动能力强,所含分子原子数量庞大,关键是地球还有一个保护罩。

    当然,除了太阳的馈赠外,地球自身的表现能力也不俗。因为我们有大气层,而大气层的产生是水蒸气的系统运动。

    比如说地球在自转过程中,白天升温黑夜又降温。而地球上各地区都有水源。经过热反应之后,水蒸气就会上升,到天空中变成了大气层。

    这时太热就会下雨,又能帮助自然环境降温。所以地球自己也算是非常努力,才能让这么多的生命同时被孕育出来。

    

    可看到最后,相信人们还会有一个问题——太空几乎为绝对零度,那为什么绝对零度自然环境是达不到的呢?宇宙中真的没有出现过绝对零度的历史吗?

    其实当动能为零时,热能也会接近为零。

    但任何物质的势能不可能会为负数,所以哪怕绝对零度在理想层次上是人们所理解的温度最低值,可微观粒子它依然会有运动性。

    它竟然是躁动的,那粒子的运动就一定会持续下去。

    所以动能没有被停止,那热能就不会完全没有。因此温度只能无限接近绝对零度,而没办法实际到达这种理想温度。

    不过既然有绝对零度,那会不会有最高温度呢?据科学家介绍,在宇宙爆炸大起源时,最高温度还真出现过,当时宇宙达到了1.4亿亿亿亿度。

    可见那时宇宙的动能和势能以及所含的微观粒子都十分丰富,温度也比人们所想象的还要高。