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太陽能加熱地球為何太空卻很冷

生活 更新时间:2024-08-12 11:10:15

衆所周知,太陽是位于太陽系中心的恒星(黃矮星),太陽系内包括但不限于八大行星、小行星、外海王星天體以及星際塵埃等都圍繞着太陽公轉。而作為太陽系的中心天體,其質量占到了整個太陽系總質量的約99.86%,通過核聚變的方式不斷地向太空釋放光和熱。

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太陽核聚變所産生的溫度極高,據科學家研究發現,太陽的内核壓力相當于3000億個大氣壓,溫度可達1500萬度,即便是距離内核部分約52萬多公裡的太陽表層,溫度也接近6000度,可以說太陽是一個巨大的“火球”。

而咱們人類及數以百萬計生物所居住的太陽系八大行星之一的地球,盡管距離太陽的平均距離達到了149597870公裡(約1.5億公裡),但我們依然能感受到太陽所帶來的熱量。并且實際上,地球上的絕大部分能量來自于太陽輻射,地球表面的平均溫度基本上維持在15度左右,這也是地球能夠演化出生命的重要原因,而這種太陽輻射就是由太陽内核所發生的核聚變所産生的。

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那麼,在這裡就有小夥伴要問了,為什麼太陽表層溫度接近6000度,内核溫度甚至達到1500萬度,在太陽的“炙烤”之下一個體積達1.086萬億立方公裡的地球都能被烤熱,太空裡的溫度卻為什麼會接近絕對零度呢?

太陽内核的核聚變是如何形成的

上文中提到,太陽是采用核聚變的方式向太空釋放光和熱,那麼太陽的這種核聚變是如何形成的了?

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在太陽的内部,有一個十幾到幾十公裡深的稠密氫氣層,太陽的核聚變就在這個被稱為内核的部位發生,簡單地說就是兩個氫原子撞到一起,形成一個氦原子。不過,這說起來很簡單,但實際上要完成這種反應其條件是十分苛刻的。因為要讓兩個原子結合在一起是極為困難的,畢竟兩個質子都帶着相同的正電荷,它們之間相互排斥而不會靠得很近,要想使它們聚集在一起發生反應,就必須通過巨大的能量或速度來完成。

上文中講到太陽的質量占到了整個太陽系總質量的99.86%以上,總質量約為1990億億億噸,根據質量越大引力也越大的道理,太陽的内核壓力也是巨大的,雖然太陽的内核溫度隻有1500萬度,遠達不到核聚變反應1億度的最低門檻,但壓力足夠巨大,相當于3000億個大氣壓,巨大的質量以及難以想象的引力使原子核被擠壓在一起,當距離足夠近時就發生了核聚變反應。

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在太陽内核這個巨大的“核壓縮裝置”中,氫原子以每秒1億次的速度不斷撞擊,在激烈的撞擊作用下,使得一部分原子融合在一起釋放能量,而當質子結合在一起時,它們會損失一些質量,根據能量守恒定律不難得出這些損失的質量其實質是已經轉換成能量向太空傳播。

據科學家研究發現,太陽内部每秒鐘大約有6億噸的氫經過熱核聚變反應為5.96億噸的氦,損失的400萬噸的質量相當于釋放出400萬噸氫的能量,而太陽損失的質量相對于其總質量微乎其微。

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不過任何事物都是由量變到質變的過程,太陽内部再微小的變化經過幾十億年的量變也會發生質的變化。科學家經過模拟演算,大約再過50~60億年,當太陽内部的氫元素全部消耗殆盡,其質量将會下降且引力不足以與氦聚變所産生的熱量抗衡,太陽表層将膨脹,其半徑将擴大約200倍,外層将延伸到目前地球或火星所運行的軌道附近。

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正是由于地球時時刻刻都在接收來自太陽發出的光和熱,因此地球上的生命能夠蓬勃發展。那麼問題來了,為什麼在地球表面都能被太陽曬熱,而太空卻為何會出現絕對零度的情況呢?

為什麼太空溫度很低

想必很多人都會注意到這個問題,出艙到太空漫步的宇航員都要穿好特制的宇航服,這是因為太空幾乎是真空狀态且溫度極低、宇宙輻射強烈,未經防護出倉就會有生命危險。

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太空的密度低到什麼程度呢?科學家研究發現太空的平均密度每立方米還不到一個氫原子,這與地球表層有着溫室效應的厚厚的大氣層截然相反,因此即便太陽源源不斷地向太空傳播光和熱,也未能使太空升溫。就像地球的天然衛星月球,因為大氣極為稀薄(超高真空),由于沒有大氣的保溫作用,以至于晝夜溫差極大,白天最高可達160℃,夜間則低至零下180℃。

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寫在最後

太陽通過核聚變的方式向太空釋放光和熱,而之所以地球會被曬熱,太空則出現絕對零度的情況,實際上與二者的密度和溫室效應有關,地球的密度較大且有大氣層的保護,因此溫度較高且相對穩定,而太空屬于超真空狀态,密度極低,無論是接收太陽輻射量,還是溫室效應都微乎其微,故而溫度也是極低的。

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