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太陽是宇宙最高溫度嗎

圖文 更新时间:2025-02-22 02:07:21

太陽是太陽系絕對的主宰,它的質量占據太陽系總質量99.86%以上。太陽的核聚變反應使得太陽的溫度極高,太陽的表面溫度高達6000度,内核溫度高達1500萬度。

太陽是宇宙最高溫度嗎(太陽表面接近6000度)1

地球能量的主要來源就是太陽輻射,這就是依靠太陽的核聚變反應所産生的。可問題來了,為什麼地球可以被太陽曬熱了,可為什麼太空的溫度卻接近絕對零度?

太陽核聚變

要知道質量越大,引力就越大。由于太陽的質量十分巨大,因此,太陽的引力巨大,這就導緻太陽内核被擠壓得很嚴重,溫度飙升。

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太陽的内核物質在高溫的狀态下,呈現出了等離子态,這是有别于我們日常見到的三态。等離子态的特點在于沒有完整的原子結構,這是因為電子獲得足夠大的能量,擺脫了原子核的束縛。因此,太陽内核是原子核、電子、光子等粒子混合的狀态。

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要知道構成太陽的主要物質是氫元素和氦原子核,因此,太陽内核的原子核主要是氫原子核和氦原子核。照理說,氫原子核是帶正電的,同宗電荷相排斥。因此,氫原子核之間存在着靜電斥力,不容易發生核聚變反應。

如果要強行讓氫原子核發生反應,就需要輸入足夠大的能量。但是太陽的内核溫度不足以提供足夠的能量。具體來說就是:太陽内核的溫度隻有1500萬度,而氫原子核的核聚變反應的最低門檻達到了1億度。因此,從宏觀的角度來看,太陽内核是不應該發生氫原子核的核聚變反應。不過,在微觀世界中存在着一個效應,它叫做:量子隧穿效應

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所謂量子隧穿效應是說,原本需要輸入能量才能促發的反應,在微觀世界中也有一定的概率會發生,隻不過概率極其低。就像上文說到的,太陽是太陽系的主宰,内部的粒子數量極其巨大。因此,再小的概率,也可能發生。

因此,在弱力的配合下,太陽内核可以發生核聚變反應,隻不過反應的速率會相對緩慢,并且持續很久,而不是像同樣是氫原子核反應的氫彈那樣,一下子全炸的。

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太陽核聚變反應的過程中,4個氫原子核經過三個階段的反應,在弱力的作用下,最終生成一個氦-4原子核,并伴随着3個光子和2個中微子的産生。

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由于太陽内核呈現等離子态,而光子是參與到電磁相互作用當中的。因此,光子并不能夠直接從太陽内核沖到太陽表面,而是會跌跌撞撞地向外擠。據科學家統計,光子從太陽内核到太陽表面平均需要14萬年的時間

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到達太陽表面後,光子就會奔向星辰大海裡,其中隻有極其少的一部分會沖向地球。這部分光子就是地球的主要能量來源。如果我們把太陽輻射這件事情用錢來作比喻,那就相當于太陽每秒向太空抛出70萬億,而輻射到地球上還不到3萬。即便是如此,地球朝向太陽的一面也會因為太陽的輻射而溫度升高。也就是說,這部分太陽輻射有相當一部分轉化為了熱,提升了地球的溫度。

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可問題是,地球可以被太陽曬熱了,為什麼太陽周圍的宇宙空間為什麼還是絕對零度呢?

溫度的本質

這其實就需要對“熱”的有個深刻的理解。首先,熱和溫度是兩碼事,溫度是物質冷熱程度的物理量。其次,如果我們從微觀視角來看溫度這件事,我們就發現,溫度的本質其實是粒子的熱運動的劇烈程度。這應該如何理解呢?

我們知道,萬物都是由粒子構成的。但實際上,粒子并不是整整齊齊地排列在一起的,它們其實是會“動”的,而且是無規則的運動。

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可問題是,我們沒有辦法一個個去描述粒子,而且構成物質的粒子數量巨大。因此,科學家是用統計的方法來描述粒子的整體。科學家發現,當粒子整體運動得特别劇烈時,溫度就越高;反之,溫度就越低。

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這種描述就帶來一個問題,它是建立在大規模的統計學之上的。意思是說,這個結論要成立,那就需要有足夠多的粒子數。

地球是一個物質密度很高的天體,粒子數足夠多。所以,當接收到太陽輻射時,粒子熱運動就會變得劇烈,溫度就會升高。然而,太空是真的很空曠,據科學家觀測結合理論計算,他們發現地球的平均密度大概是一個立方米不到一個氫原子的水平,數量可以說是極其少。因此,太空是很難反映出溫度。即便是太陽輻射通過時,也不會給太空增加溫度。

總結

地球會升溫和太空不會升溫,本質上相差的是物質密度的差異,前者物質密度高,粒子數高,可以反映出溫度的效應,後者物質密度極其低,幾乎沒有粒子,很難反映出溫度的效應。

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