您当前的位置: 首页 >  博客资讯

太阳表面温度5500摄氏度,地球都被烤热,为何太空却是冰冷?

太阳像一颗炽热的大火球,50亿年前太阳系形成之初就被“点燃”,到今天为止持续的发光发热,温暖着太阳系内的天体。地球上之所以诞生生命跟太阳有直接的关系,它的发光发热让地球上形成了一片生机勃勃的景象,这一切都要归功于太阳给我们带来的能量。

太阳和地球之间平均距离是1.5亿公里,地球绕太阳公转和自转也让地球上出现了昼夜更替和四季轮回。太阳的炽热通过虚无的太空传递到地球之上,这大大的温暖了地球,但却是冷了太空,在太空中温度是非常低的,那这是为什么哪?我们可以系统地了解一下。

       太阳发光发热如大火球

说太阳是一个大火球毫不过分,它是太阳系的核心,大约形成于50亿年前的原始星云,按照它的质量模型,太阳大约还有50亿年的寿命。正是因为太阳源源不断的发光发热,地球上才会有适宜的温度以及充足的能量,当然这跟日地之间的距离有一定关系,像曾经太阳系的第九大行星冥王星就要差地有点远了,那里是一个冰冷恐怖的世界。

恒星的构成主要是氢和氦,它们会不断聚集压缩,让恒星内部产生高温高压的环境,有利于氢核的碰撞,最终引发核聚变反应,太阳内部的核聚变反应是可控的。科学家预估太阳内核处每秒钟有6亿吨氢核聚变,形成5.95亿吨的氦,在这个过程中损失了500万吨质量。这些质量会按照爱因斯坦质能方程转化为能量,最终以光和热的形式向外传播。

所以说太阳的发光发热和一般情况的燃烧完全不同,它进行高效的核聚变反应,保证能量一种释放。

恒星的质量和它们的寿命是负相关的,恒星质量越大它的寿命越短,主要是因为质量大的恒星自身引力塌陷作用就越明显,这样核聚变的速率越快,恒星很快就被消耗完。随着氢核聚变的进行,氦在太阳内核处积攒的越来越多,最终发生氦核的聚变,也就是氦闪,这个威力是非常巨大的,可能导致太阳周围包括地球在内的四颗岩石行星瞬间汽化,而相对较远的四颗气态行星会被推离原来的轨道。

太阳内核处不间断的进行核聚变反应,让太阳变成一颗大火球,太阳内部的温度高达1500万摄氏度,太阳表面温度大约是5500摄氏度,而到了太阳大气层温度上升为20000摄氏度。

       热量的传递方式限制,导致太空冰冷

热传递是一种复杂的能量传递过程,一般来讲主要分为三种形式:热传导、热对流和热辐射。我们熟知的所有热量传递过程都是通过这三种形式来进行。最常见的热传递过程,那就是我们熟知的,热的东西不能用接触,容易把自己烫伤,这个过程中就涉及到了热量的传递。

1、热传导:原则上来讲,两个不发生宏观运动的物体,存在温差接触后热量传递的一个过程。一般特指的是固体之间接触,热量传递就是热传导。但如果发生在气体和液体中,就不是单纯的热传导过程,其中必然涉及到了热对流。例如把固体的金属棒深入到热水中,看起来没有运动,但是水分子的微观运动还是很剧烈的。

2、热对流:原则上只发生在液体和气体之间,也就是具有流动性的物体。热量可以通过流动介质进行传递,典型的如烧热水,就有热对流的过程。

3、热辐射:这是唯一一种不需要介质的热传递过程,一般来讲只要温度超过绝对零度,那么它就会产生热辐射,并且可以在真空中直接进行,根本不需要介质的参与,简单来说热辐射实际上就是通过电磁波传递能量。

太空接近于绝对真空,没有介质的存在,太阳通过热辐射的过程把热量传递给地球。而太空中没有任何物质,自然也就谈不上温度了。

       光给地球加热不行,还得学会保温

地球上之所以拥有适宜的温度,不仅仅是只决定于日地距离,例如最典型的就是月球,这是距离我们38万公里地球的唯一天然卫星,它和太阳的距离跟我们相比其实是同一个级别的。但是月球上却有非常恐怖的昼夜温差,白天太阳直射的时候温度可以上升至120摄氏度,而到了晚上最低温度却下降至-180摄氏度,昼夜温差可以达到300摄氏度。

月球上的温度主要跟它接近于绝对真空、表面上没有液态水以及超长的昼夜所致。月球的自转和公转严格相等,这意味着它被地球潮汐锁定,它的昼夜总长度28天。太阳直射14天温度持续升高,而背对太阳14天温度快速流失。

而地球上就不同了,可以说是晒得均匀,同时大气层、海洋等都可以储存热量,保证地球上的温度适中。

       说在最后

不管怎么说,地球和太阳的距离真的是刚刚好,例如我们的两个邻居金星和火星,它们的一个过热一个极寒,都不适合生命的存在。但就是这样美好的家园,人类却不是那么懂得珍惜。人类过分依赖化石能源造成了气候环境的污染,气候的变化也将导致极端天气频发,这在2021年就是一个例子。无论是高温、低温、暴雨洪水等等未来或成常态。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。