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太阳表面接近6000度,地球都晒热了,为什么太空却接近绝对零度?

太阳是太阳系绝对的主宰,它的质量占据太阳系总质量99.86%以上。太阳的核聚变反应使得太阳的温度极高,太阳的表面温度高达6000度,内核温度高达1500万度。

地球能量的主要来源就是太阳辐射,这就是依靠太阳的核聚变反应所产生的。可问题来了,为什么地球可以被太阳晒热了,可为什么太空的温度却接近绝对零度?

太阳表面接近6000度,地球都晒热了,为什么太空却接近绝对零度?

要知道质量越大,引力就越大。由于太阳的质量十分巨大,因此,太阳的引力巨大,这就导致太阳内核被挤压得很严重,温度飙升。

太阳的内核物质在高温的状态下,呈现出了等离子态,这是有别于我们日常见到的三态。等离子态的特点在于没有完整的原子结构,这是因为电子获得足够大的能量,摆脱了原子核的束缚。因此,太阳内核是原子核、电子、光子等粒子混合的状态。

要知道构成太阳的主要物质是氢元素和氦原子核,因此,太阳内核的原子核主要是氢原子核和氦原子核。照理说,氢原子核是带正电的,同宗电荷相排斥。因此,氢原子核之间存在着静电斥力,不容易发生核聚变反应。

如果要强行让氢原子核发生反应,就需要输入足够大的能量。但是太阳的内核温度不足以提供足够的能量。具体来说就是:太阳内核的温度只有1500万度,而氢原子核的核聚变反应的最低门槛达到了1亿度。因此,从宏观的角度来看,太阳内核是不应该发生氢原子核的核聚变反应。不过,在微观世界中存在着一个效应,它叫做:量子隧穿效应。

所谓量子隧穿效应是说,原本需要输入能量才能促发的反应,在微观世界中也有一定的概率会发生,只不过概率极其低。就像上文说到的,太阳是太阳系的主宰,内部的粒子数量极其巨大。因此,再小的概率,也可能发生。

因此,在弱力的配合下,太阳内核可以发生核聚变反应,只不过反应的速率会相对缓慢,并且持续很久,而不是像同样是氢原子核反应的氢弹那样,一下子全炸的。

太阳核聚变反应的过程中,4个氢原子核经过三个阶段的反应,在弱力的作用下,最终生成一个氦-4原子核,并伴随着3个光子和2个中微子的产生。

由于太阳内核呈现等离子态,而光子是参与到电磁相互作用当中的。因此,光子并不能够直接从太阳内核冲到太阳表面,而是会跌跌撞撞地向外挤。据科学家统计,光子从太阳内核到太阳表面平均需要14万年的时间。

到达太阳表面后,光子就会奔向星辰大海,其中只有极其少的一部分会冲向地球。这部分光子就是地球的主要能量来源。如果我们把太阳辐射这件事情用钱来作比喻,那就相当于太阳每秒向太空抛出70万亿,而辐射到地球上还不到3万。即便是如此,地球朝向太阳的一面也会因为太阳的辐射而温度升高。也就是说,这部分太阳辐射有相当一部分转化为了热,提升了地球的温度。

可问题是,地球可以被太阳晒热了,为什么太阳周围的宇宙空间为什么还是绝对零度呢?

这其实就需要对“热”的有个深刻的理解。首先,热和温度是两码事,温度是物质冷热程度的物理量。其次,如果我们从微观视角来看温度这件事,我们就发现,温度的本质其实是粒子的热运动的剧烈程度。这应该如何理解呢?

我们知道,万物都是由粒子构成的。但实际上,粒子并不是整整齐齐地排列在一起的,它们其实是会“动”的,而且是无规则的运动。

可问题是,我们没有办法一个个去描述粒子,而且构成物质的粒子数量巨大。因此,科学家是用统计的方法来描述粒子的整体。科学家发现,当粒子整体运动得特别剧烈时,温度就越高;反之,温度就越低。

这种描述就带来一个问题,它是建立在大规模的统计学之上的。意思是说,这个结论要成立,那就需要有足够多的粒子数。

地球是一个物质密度很高的天体,粒子数足够多。所以,当接收到太阳辐射时,粒子热运动就会变得剧烈,温度就会升高。然而,太空是真的很空旷,据科学家观测结合理论计算,他们发现地球的平均密度大概是一个立方米不到一个氢原子的水平,数量可以说是极其少。因此,太空是很难反映出温度。即便是太阳辐射通过时,也不会给太空增加温度。

地球会升温和太空不会升温,本质上相差的是物质密度的差异,前者物质密度高,粒子数高,可以反映出温度的效应,后者物质密度极其低,几乎没有粒子,很难反映出温度的效应。

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