随着天文学的不断发展,我们如今已经知道地球的所有能量来源,几乎都是依靠太阳来提供。当太阳对外释放能量,且最终被地球吸收之后,地球上才逐渐出现了生命。时至今日,即便在人类文明高度发达的年代,人类也依旧无法确定,在离开了太阳之后,是都能够继续存活下去。

太空绝对零度为什么地球这么热(太阳能将地球晒热)(1)

然而在太阳向地球传递能量的过程之中,其中一个现象却令人十分的疑惑。那就是太阳的表面温度高达5500℃,当太阳光射向地球以后,地球都已经被晒热了,为什么太阳与地球之间的太空却依旧是冰冷的?要知道在太阳光抵达地球的过程之中,能量势必会源源不断地通过这段路程。

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温度

想要了解问题的答案究竟是什么,我们就应该首先了解,什么是温度?温度的表现形式又是什么?换句话来说就是,我们人类是如何感知到外界的温度变化的?

首先,从物理学的角度来讲,温度其实就是表示物体冷热程度的一个物理量。而从微观的角度来讲,物体对外表现出来的冷热程度,其实也就是分子运动的剧烈程度。

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那么我们是如何感受到温度的变化的呢?在不少人看来,人类感受外界温度变化的方式很简单,只需要用温度计进行相关测量就行。可事实上,这样的测量方法其实并非是直接的测量方式,而是通过物体温度变化的某些特性来间接进行测量。

以水银温度计的工作原理为例,其实就是在水银被加热的时候,会发生膨胀,并沿着玻璃管不断上升。而当它上升到某一个刻度的时候,我们就可以认为温度到达了这个数值。

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可事实上,在真实的温度测量之中,最正确的方式应该是去测量物体分子的具体运动状态究竟有多剧烈。像我们平时在感知某一杯水的温度时,也就是感受水分子在这种状态下,其运动状态究竟是什么样子的。也只有这样,其实才是温度最直观的一种表现以及感受。

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当我们将这种感受放在宏观时,原理其实也是一样的。太阳直射到人身上的时候,其实也就是我们人体接受到了太阳光子在我们身体上的作用。也正因如此,我们才能够感受到外界温度的变化。

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值得一提的是,我们所感受到的能量,其实已经是太阳对外散发出的光芒进行了很大程度地削减以后的能量。科学家们经过研究发现,太阳光从太阳抵达地球,大概需要八分20秒左右的时间。时间虽短,但由于距离实在太长,所以才会出现温度降低的情况。

太阳的热量来源

在了解了温度的性质以后,我们还需要了解太阳的能量来源。简单来说就是,太阳表面温度5500℃的高温究竟从何而来。为什么在冰冷的太空之中,太阳却能够保存如此的热量。有关于这一点,就必须要从太阳的形成开始说起。

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在现代天文学的认知之中,太阳是在距今大约45.7亿年以前,有一个坍缩的星际氢分子云形成。对此,很多人可能会比较疑惑,这个时间年限究竟是如何测量出来的。其实答案很简单,科学家们在电脑上模拟恒星的演化历程之后确认,太阳的形成时间其实就是在距今大约45.7亿年前。

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除此以外,通过放射性年代测定法也可以知道,目前太阳系中所存在的最古老的物质,距离现如今的时间也就是大约45.7亿年以前。因此,当两种方式都指向同一个答案以后,太阳系的形成时间自然也就确认了。那么太阳的高温又是从何而来的呢?

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这主要是因为在太阳的演化过程之中,太阳内部持续不断地发生核聚变反应。在太阳核心之处,氢分子聚变成氦,使得太阳每秒钟都能够产生超过400万吨的能量,而这些能量又可以对外产生中微子以及太阳辐射。

通过对太阳能量的分析,科学家们还得到了另外一个答案,那就是太阳在主序带上将这些物质能量全部消耗殆尽的时间,差不多应该在100亿年左右。

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也正因如此,科学家们才得到了太阳的生存寿命。而就目前的发展来看,太阳正处于壮年时刻。当然,有关于原生太阳又是如何形成的,以及宇宙最原始的热量究竟从何而来,这一切就要追溯到137亿年以前的宇宙大爆炸事件。在宇宙大爆炸之后,原本无限致密的热分子逐渐分散到宇宙各个区域,宇宙的温度也逐渐降低了下来。

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可由于原始宇宙的温度已经高到了人类无法想象的地步,因此,即便热量分散,依旧会有无数像太阳一样的高温恒星出现在宇宙之中,而其他空间的温度则会表现的特别低。

冰冷的太空

根据数据资料显示,目前外太空的基本温度保持在零下270.45℃左右。相比于决定零度而言,也仅仅只是升高了几℃而已。对此,许多人都十分不理解,为什么太阳表面温度5500℃,地球表面温度约为15℃,太空却只有这一点温度?

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其实这就和太阳对地球释放温度的过程有一定的关系,在这个过程之中,地球是最后的接受者,宇宙太空只不过是一个“通道”而已。在经过这个没有任何物质阻挠的通道时,自然也不会有任何热量停留。换句话来说就是,温度想要表现出来,必须要有介质的存在才行。

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可我们要知道的是,太空本就是真空环境,根本没有任何承载物能够承载热量。也正因如此,太空是冰冷的,而地球则能够接收并“表现”出一定的温度。

举一个简单的例子,当我们在夜晚用手电筒朝着某一个方向笔直照过去的时候,如果没有任何阻碍,人类根本无法感知到手电筒上的光究竟传到了多远的距离。可如果在这个方向,有任何阻挡物的存在,那么我们就可以通过阻挡物来推测光线的传输距离。

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而温度从某种意义上来讲,其实和手电筒发出的光是一样的,在没有介质接受的情况下,不会对外表现出来。我们人类之所以能够感受到光或者温度的存在,主要原因就在于我们自身其实也可以看成是“介质”的一种,能够接收到这种信号。值得一提的是,根据普朗克卫星最新的探测结果显示,宇宙在大尺度上,表现出来的特性是平坦的。

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而通过宇宙学的基本理论,我们还可以计算出宇宙的平均密度大约在0.9*10^-29g/cm^3。很多人可能不太理解这个数量级代表了什么含义,其实即便是与地球上的空气密度相比,这个数量级都显得太过渺小。正因如此,宇宙空间用真正意义上的空旷来形容,确实毫不为过。在这样的情况下,当空间之中没有任何物质能够承载热分子的时候,自然也就会显得无比冰冷。

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保温的地球

当然,就地球接受太阳温度这件事情来说,很多人对一些现象也不太能够理解。例如太阳为地球提供了这么多年的热量,为什么地球温度却一直没有升高。要知道我们在用火烘干某一件物品的时候,只需要一会儿时间,物品就会变得十分干燥。

其实这个问题可以从多个角度来进行解释,首先是在微观科学上面,地球所接受到的大部分能量其实都会被地球上的生物所吸收。除去植物的光合作用之外,人与动物也同样会进行一定程度的吸收。

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不仅如此,到了夜间的时候,其实太阳之中的部分光线和能量还会消散到宇宙之中。换句话说就是,在太阳为地球提供热量的同时,地球还在对外释放热量。在这样的情况下,地球也就自然而然地保持了恒温的状态。其次则是在宏观的角度来看,其实用能量守恒就可以进行解释。

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在太阳与地球这两个不同的天体上面,温度始终处于平衡状态。因此,地球温度几乎都没有发生过太大的变化。而近些年来地球升温的现象,主要原因也是由于人类活动的影响,和太阳光照并没有太大的关系。值得一提的是,很多人其实还比较疑惑,珠穆朗玛峰与太阳之间的距离远比海平面要“近”得多。

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可为什么珠峰上的温度却十分寒冷,而海平面却温暖宜人。有关于这方面的问题,就不能仅仅只看太阳光照的影响。

而在这一点上,其实高海拔地区和外太空还有一点相似。当空气稀薄,无法保存热量以后,温度自然就会下降。在地理上面还有相关的数据显示,海拔每升高100米,气温就会下降0.6℃左右。

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海拔每升高1000米,气温就会下降6℃

在外太空晒太阳?

了解了相应的问题之后,我们不妨设想一下,假设宇航员们在没有身穿宇航服的情况下在外太空之中晒太阳会有什么样的遭遇?很多人可能会想,外太空中温度只有零下270的℃左右,自然会受到冷冻的影响。

可事实上,究竟会面临什么样的遭遇,还要通过具体情况具体分析。前文就已经提到过,我们人体自身也属于“介质”的一种。因此,即便是身处于太空之中,如果能够接受到太阳光照,温度问题自然能够得到解决。

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可需要注意的是,如果真的在没有宇航服的保护下在外太空接受太阳照射,人们一样要避免直射太阳。毕竟我们人类在地球上接受的阳光,其实是经过臭氧层“筛选”以后剩下的。而太空之中没有臭氧层的保护,阳光甚至能够将人体加热到120℃左右。当然,如果无法接受到太阳的照射,人类确实在太空之中被冻僵,而冻僵的时间大约在8-12个小时之间。

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只不过相比在冻僵之前,人类还会面临另外一个难题,如何应对真空环境?在这样的情况下,温度其实已经成了其次。正因如此,其实现如今各个国家的宇航员们在进行太空行走以及太空舱外活动的时候,最需要注意的地方就是舱外航天服是否正常工作。毕竟在太空之中,宇航服便是宇航员们最主要的保障。

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由于太空的极端环境影响,人类在对太空进行相关研究的时候,就必须要在环境问题上做到相应的准备。太空虽然是冰冷的,但当太空中存在某一个能够接收到阳光直射的物质时,这个物质便不会是冰冷的。只有了解了这一点,人类才能更好地对地外太空展开研究。

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