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叶星传-太阳温度高达5000度,为什么宇宙还是冷的?

太阳温度高达5000度,为什么宇宙还是冷的?

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。

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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。

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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。

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温度是大量分子运动带给人类的宏观感受,分子运动越剧烈温度就越高,但是宇宙空间是接近绝对真空的,不要说分子了,就是原子都少的可怜,宇宙空间每立方厘米那几个原子是无法将整个宇宙空间加热的。

太阳表面的温度达到5570℃,但在宇宙空间中太阳的热只能通过辐射的方式传播,并且太阳的热辐射衰减的很快,在小行星带之后太阳系的温度就跌到0℃一下了,因此小行星带附近被称为太阳系的零度线,小行星带外都是气态行星,而冥王星等外围天体已经感受不到太阳的热量了。

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宇宙中的恒星数量是非常恐怖的,每个星系都有上千亿颗恒星,而宇宙中起码有上万亿个星系,但是我们的宇宙空间一直在不断的膨胀之中,有限的恒星之间的距离也非常远,恒星和恒星之间的距离就好像北京到上海的两个蜡烛,微弱的热量是不足以加热整个宇宙的。

宇宙的物质总量是保持不变的,但是宇宙空间的膨胀会让物质密度越来越小,宇宙空间随之也会越来越冷,现在的理论认为暗能量会让宇宙不断膨胀,最终宇宙中所有物质都会被撕裂,整个宇宙将在接近绝对零度中死去。

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我们的宇宙虽然很冷,但是真正意义上的绝对零度是不存在的,因为量子涨落存在宇宙宇宙空间的每个地方,绝对零度意味着所有粒子停止运动,但这是不可能发生的。

什么是热,什么是冷?

要搞清楚这个问题,我们要先搞清楚什么是热?什么是冷?

可能你要回答的是,温度高是热,温度低是冷。这其实等于啥也没说。我们需要再往下去探究一层,实际上,现代物理学对于温度有定义是:

系统中的熵对能量偏导数的倒数。

这其实让人非常难以理解,但要解决这个问题还用不到这么高冷的理论,仅仅需要经典物理学就够用了。

在经典物理学中,温度的表述是:

物体分子热运动的剧烈程度。

这要如何理解呢?

我们都知道,万物都是由分子和原子构成的,但分子和原子并不是固定不动的,而是在一定范围里乱动,这也被叫做分子的热运动。

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太阳温度高达5000度,为什么宇宙还是冷的?

太阳是我们太阳系绝对的核心,占据了太阳系总质量的99.86%,依靠着强大的引力吸引着系内各大行星、卫星和星际物质,有规律地围绕着它运行。在一个恒星系统中,所有能量的产生和传输,从根源上看几乎全部来自恒星的贡献。比如我们地球上所有的自然资源、能源以及各种生物,都必须依赖于太阳光线的照射,否则也就没有目前的大千世界。即使地球只接受到太阳总辐射量的22亿分之一,对于我们来说也够用了。

大家在看一些关于太空探索的纪录片或者其它影像资料时,对于太空的广袤和微重力环境肯定印象十分深刻,同时也应该会对太空中的温度差异感到些许疑惑,比如太空飞船面向太阳的一面温度可以达到100多摄氏度,而背向阳光的一面又低至零下100多度。不但如此,科学家们通过在宇宙空间中探测到的宇宙大爆炸后“残余”电磁辐射信息,也就是宇宙微波背景辐射,发现宇宙的背景温度与绝对温标2.725K的黑体辐射相同,说明宇宙的背景温度仅有2.7K左右的水平,即零下270摄氏度,这么低的温度绝对超出我们的想象。那么,既然宇宙中有那么多的恒星,可以辐射出那么多的能量,为何太空中的温度还这么低呢?

要解释这个问题,得首先搞清楚温度到底代表的是什么。温度从我们认知和易于感知的角度来看,就是代表的物体冷热程度,而从分子热力学的角度来看,温度表达的是组成物体微观粒子运动的剧烈程度。世间所有的物体,都是由分子或者原子等众多微观粒子所组成,而且这些微观粒子每时每刻都在做着无规则的热运动。如果我们将物体所在系统的温度提升,则物体中微观粒子的运动速率就越剧烈;反过来,当物体微观粒子的热运动越剧烈,也会使系统温度提升。

从以上关于温度的本质,我们可以看出,温度是物体所携带能量多少的一个衡量标量,是人为定义的数值,其实质是组成微观粒子热运动的外在表现,是依赖于物质为载体表现出的一种客观存在。离开了物质,就谈不上能量,更谈不上温度了,这一点很重要。

温度无论是从高到低,还是从低到高,只是发生了相应的变化,反映出物体内部的不同部位、或者不同的物体之间发生了能量的传递,接收能量的一方物体微观粒子内能增加,热运动变得剧烈,整体温度就会提升,反之释放能量的一方在没有足够的能量补充时整体温度会降低。

到此,以上就是小编对于叶星传的问题就介绍到这了,希望介绍关于叶星传的1点解答对大家有用。

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