太阳表面温度5500度,都把地球晒热了,为什么日地之间却冷冰冰?

时间:2024-11-15 11:55:05 来源: 编辑:

阳光是太阳地球的主要能量来源按照目前的主流理论,我们知道,表面把地冰6500万年前,温度有一次小行星撞地球导致了恐龙的度都地灭绝 。但实际上 ,球晒恐龙不是什日在小行星撞击地球的那一刻就灭绝了 。而是冷冰持续了很久  ,这是太阳因为 ,小行星撞击地球激起了大量的表面把地冰烟尘 ,遮蔽了阳光 ,温度没有了阳光,度都地植物无法光合作用 ,球晒植物数量大量减少,什日生物能获取的冷冰能量大量减少,导致许多大型食草恐龙灭绝,太阳由于能量大幅度减少,食肉恐龙也就灭绝了 。

由此可见 ,阳光对于地球生命的重要性 。地球表面的主要能量来源都来自于太阳 。但不知你想过一个问题没有?太阳内核达到了1500万度,表面达到了5500度,阳光可以把地球晒热,但偏偏日地之间的宇宙空间却是接近于绝对零度的 ,那这到底是咋回事呢 ?

今天 ,我们就来聊一聊这个话题 。太阳核聚变反应不知道你想过没有,太空中明明没有氧气 ,为什么太阳还可以持续的燃烧 ?实际上 ,太阳的燃烧不同于我们在地球上的燃烧。太阳的燃烧说白了是“压出来的” 。为什么这么说呢 ?这是因为在宇宙中质量是决定一个天体的关键因素,质量达到太阳质量8%以上的天体大概率就会形成一颗恒星 ,小于这个质量的,基本上只能是一颗行星。而恒星一般质量都十分巨大,就拿太阳来说 ,太阳的质量占据了整个太阳系总质量的99.86%以上 。

质量越大,引力就越大。太阳在引力的作用下,内部的温度急剧升高 ,这就使得太阳内部的物质状态成为了等离子态 ,所谓的等离子态是指原子中的电子获得了足够大的能量  ,摆脱了原子核的束缚 ,开始自由移动。因此,太阳内部其实是一堆原子核、电子 、光子到处乱串。

这时候原子核和原子核就有可能发生合并 ,也就是核聚变反应 。不过 ,这里其实还存在这个问题,那就是原子核是带正电的 ,同种电荷相斥 。因此 ,想要让两个原子核发生核聚变,实际上是需要克服静电斥力的 。

说白了就是需要足够大的能量 ,但是太阳的温度其实不足以点燃氢原子核的核聚变反应  。我们都知道氢弹也是利用氢原子核的核聚变 ,但要点燃一颗氢弹至少需要1亿度。而太阳内核的温度只有1500万度,这是远远低于反应条件的。

不过好在,在微观世界中存在着一种量子隧穿效应 ,意思是说,即使是没有输入足够大的能量,这个反应也是可能发生的,只不过概率极其低 ,对于一对氢原子核而言 ,大概需要十亿年才能发生一次反应。

不仅如此,只是依靠量子隧穿效应也是不够的,在这个反应中第一步就需要让两个参与反应的氢原子核,说白了就是质子,一个变成中子 ,这其实是需要弱相互作用参与的 ,而这个反应也是小概率事件 。但是太阳由于足够大 ,即使再小的概率能够促使反应发生。但是由于这两个原因 ,导致太阳不会像氢弹那样一下子全炸了。

而是非常缓慢地进行氢原子核的核聚变反应  ,能量也是逐渐释放出来 。而整个过程其实分为三个阶段 ,最终反应前后会损失一部分质量,这部分质量以能量的形式释放出来,每产生3个光子,就会伴随着2个中微子的产生 。简而言之,就是4个氢原子核核聚变,产生了氦-4原子核,并释放出大量的能量。

太阳的能量就是来自于这个核聚变反应。这些能量会向四周扩散,体量十分巨大。如果把太阳单位时间内的总辐射量比喻成钱,那太阳大概往太空中撒了70万亿人民币 ,但地球接到的也就是3万块左右 ,而被人类用上的也就是三块左右 。那太阳释放的能量如此巨大,为什么日地之间的太空还是接近于绝对零度呢?日地之间的太空为什么如何寒冷?要了解这个问题 ,我们就得先来了解一下什么是温度 ?从经典物理学出发,我们从微观世界来理解温度 ,就能够搞懂这个问题 。温度的微观解释是微观粒子热运动的剧烈程度。我们都知道,物质都是由粒子构成 ,但粒子其实并不是固定不动的,而是到处乱晃的。当这些粒子热运动的越剧烈 ,温度越高;粒子的热运动越不剧烈,温度就越低。这里其实涉及到统计学的问题。那其实是基于整体定义的问题,所以,我们用的是粒子的平均动能来描述。平均动能越高 ,温度越高,平均动能越小,温度就越低。

但是我们要知道的是,统计是建立在足够的粒子数之上的,而如今的宇宙密度极其低 ,这个程度大概是一立方米当中只有不到一个氢原子的水平(近似)。这样低的密度 ,根本体现不出温度来 ,而当太阳发出的光子在宇宙传播时,这些光子并不会被太空中的粒子大量俘获,主要就是因为粒子数太少了 。而地球可以接受太阳辐射,主要的原因就是地球的粒子数足够多。

所以,日地之间的太空根本无法吸收太阳的能量,但同时由于它的粒子数实在太少,也无法体现出能量来 。宇宙微波背景辐射我们常常认为太空的温度是绝对零度,这其实也是不准确的。实际上 ,太空的温度大概要比绝对零度高2.72度 。这个温度其实来自于宇宙大爆炸的余温。按照目前的主流理论,宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸。

大爆炸早期的温度特别高 ,大概是1.4*10^32度(1.4亿亿亿亿度) 。然后随着宇宙的膨胀,温度逐渐下降,后来到了宇宙大爆炸后的38万年 ,温度降到了3000度 ,宇宙从原本像是一锅粒子粥的等离子态 ,开始变得逐渐透明 ,电子被原子核所俘获 ,光子在开始在宇宙中传播。

最早的这批在宇宙中传播的光子成为了遍布宇宙的背景辐射,被我们称为宇宙微波背景辐射 ,目前随着宇宙的膨胀,宇宙微波背景辐射已经下降到了2.72K 。我们目前还可以利用探测器探测到宇宙微波背景辐射的存在。

这也成为了天文学家手里的必备资料。也就是说,由于宇宙微波背景辐射的存在 ,宇宙并不是绝对零度的 ,而是略微高于绝对零度的 。

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