我们都知道地轴一年四季都有倾角,使得向阳面受热不均匀。我们也知道太阳表面温度是5500℃,内部温度是1500万℃。然而,与太阳的超高温形成鲜明对比的是,宇宙中接近绝对零度的超低温空。
那么,为什么拥有数百亿甚至数万亿颗恒星的宇宙温度仍然接近绝对零度呢?
物理学告诉我们,温度是大量分子高速运动后的宏观感受。分子运动得越快,温度越高。所有分子以接近光速运动时的温度就是宇宙的极限温度。我们称之为普朗克温度。
整个宇宙都很冷,因为宇宙太空 空,物质密度极低。宇宙空的平均密度只有10-29g/cm3,或者说每立方米只有5.9个质子。
所以宇宙之所以接近绝对零度,是因为物质的密度太低,无论每立方米空里的粒子运动有多热,人们都感觉不到温暖,而地球得益于厚厚的大气层,所以给人一种温暖或寒冷的感觉。
太阳的中心温度为1500万度,能量通过不断的核聚变释放到外界。太阳的表面温度大约是6000摄氏度。但是,靠近太阳,稍微远一点就很冷。
我们的银河系有数千亿颗恒星,每颗恒星就是一个太阳。如此多的太阳不断地辐射能量。空为什么太冷?
在地球表面,空气体密度非常高,达到每立方厘米2.6875 * 10 ^ 19空气体分子,因此可以与太阳辐射进行能量交换和储存,让人们感受到温度的高低。
但是在高空时,空气体分子非常薄。在1000公里的高度,空气体分子只有地球表面的十亿分之一。因此,虽然这是地球大气层的热层,粒子的温度可以达到一两千度,但是如果你拿着温度计去测量,就感觉不到了,因为那里的粒子太薄了,打不到温度计,所以实际测得的温度会在零下200度左右。
离天体越远,粒子越少,在Tai 空的深度,每立方厘米只有几个粒子,甚至一立方米。像这样的地方怎么会变热?
这就是为什么宇宙空仍然很冷,虽然宇宙中有无数的恒星,它们不断地辐射电磁波。
总结:太阳可以通过辐射加热宇宙中的少数分子,但它只有九根牛一毛,不能改变宇宙的整体温度,辐射传热有限;被加热的气体分子很难与其他分子碰撞,传导和传热也受到限制;气体分子太少,无法形成有效对流,对流传热也受到限制。
在地球上,地球实体和大气中充足的气体分子可以有效吸收太阳的热量:太阳可以通过辐射直接加热地球的大气分子;大气分子多,能充分碰撞,形成传导;大气温度的不均匀分布导致对流,可以形成适合地球的环境。