世界上最低的氣溫是多少度?熟悉科學的朋友會毫不猶豫的回答:-273.15℃。沒錯,絕對零度确實是人類目前已知的最低溫度,處在該溫度下連分子運動都會被完全冰凍,不會有任何物質活動的痕迹。
不過這一極寒溫度在人類生活的地球上可感受不到,它存在于地球之外的太空中。這時就有朋友好奇了,作為太陽系主要熱源,太陽表面溫度接近5500度,連遠在1.496億公裡外的地球都考熱了,為何太空卻冷得接近絕對零度呢?
想搞清楚這個問題,咱們得先了解溫度的概念。
從物理學領域來講,溫度就是表示物體冷熱程度的物理量,物體的熱量越高,那它的溫度也就越高,反之亦然。
後來微觀物理學發展再次補充了溫度的含義,從微觀上講它是物體分子熱運動的劇烈程度;這是什麼意思呢?當物體分子運動越快時,溫度也就越高。
其實從以上定義中我們也能發現,要形成溫度至少要保證兩個前提:首先得有物質,其次物質内部的分子要做熱運動。嚴格來說這就是一個前提,因為世界萬物都是由原子構成,原子組成分子,分子組成物質,進而有了世界萬物。
可大家得知道,構成物質的分子不是固定不定的,它會以物質為媒介到處亂晃,而且還是無規則運動。
有時候外來分子路過時,該物質的分子還會熱情招呼,這得看外來分子的屬性,如果雙方合得來,那彼此之間交流更頻繁,分子熱運動越快,物體溫度也就越來越高。
從這個概念來說,物體溫度是沒有上限的。因為分子運動本身就沒有上限,它們隻會創造出越來越越高的溫度。但溫度卻有下限,什麼時候溫度最低呢?那就是分子之間彼此靜止,再也運動不了的時候,這一溫度就是絕對零度,也是-273.15℃。
知道了溫度的概念,我們再來說說太陽,太陽是太陽系衆多天體運動的核心,也是地球生命生存最重要的前提。世界上最早計劃測量太陽溫度的是18世紀俄國著名天文學家采拉斯基教授。
他曾選取直徑為1米的凹面鏡在萬裡晴空下對準太陽,随着太陽日光輻射下來,那凹面鏡的焦點處也形成了一個硬币大小的圖案。
接着采拉斯基教授把金屬片放在焦點内,金屬片受熱迅速彎曲和融化,根據金屬片彎曲的時間,采拉斯基教授推測太陽溫度至少有3500度以上。
雖然這種模糊的測試方法不能得到準确值,但卻給了後來科學家提供了一種新的途徑:即通過太陽輻射量确定太陽表面溫度。
于是19世紀的科學家前赴後繼,通過測量太陽總輻射量,或是光譜分析、或是射電技術,推算出太陽表面溫度約為5500度。而處在該溫度下太陽每分鐘發射的總輻射量功率為280億億億瓦。
地球接收到太陽的熱量大約占總輻射量的二十億分之一,這已經足以讓生活在地球的人類感受到溫暖。
根據相關資料顯示:受到太陽的影響,地表普遍溫度約在15度左右。太陽對外發出光子穿越茫茫太空來到地球,我們當然要歡迎,組成地球的分子同太陽光子交流頻繁,熱運動自然就開始了。
不過也有人卻發現,雖然地表能接收到太陽溫度,可太陽光途徑的太空仍然是絕對零度,仿佛太陽光繞過了太空直達地球。
這真的可能嗎?從光的傳播原理來看,這是絕對不可能發生的事情。那由此就誕生了我們的核心問題:太陽表面5500度,地球都被曬熱了,為何太空卻冷得接近絕對零度?
想要解釋這一問題并不複雜,大家還記得上文我們提到的,想要産生溫度的定義吧?即必須要有分子做熱運動。可太空顯然不符合溫度的前提,因為人家壓根兒就沒有任何物質,也不存在組成物質的基本粒子:分子、原子和離子。
當然,這裡的物質指的是有靜态質量的物質,因為這些物質會随着萬有引力作用被周邊天體吸附,留給太空的就變成絕對真空的環境,哪裡還有什麼組成物質的基本粒子呢。
所以你不能說太陽無法将太空給考熱,而是太空中根本沒有任何東西,它的熱源在哪呢?
舉個最簡單的粒子,太陽輻射出去的帶有熱量的光子熱情來到太空,準備同太空這個友好鄰居交流一番。可是當它跑過來一看,太空家裡啥人沒有,它這一腔的熱情沒地方釋放啊!
轉頭發現周圍各大天體中有不少分子正熱烈歡迎它們呢,光子索性不再停留,就去溫暖别人了。
最後做個總結,太空屬于真空環境,具有物質密度低、壓強低等特點,分子和原子等基本粒子在這裡很少存在,所以太空無法吸收太陽輻射的能量,更不容易産生分子熱運動。有了上述條件的限制,溫度在太空中确實很難存在。
不得不說,宇宙的奧秘對人類來說宛如黃河之沙,每當我們以為豐富了宇宙學說時,就會有新的問題産生引導人類保持探索的腳步。這大概也就是科學的魅力吧,面向深邃而又無窮的宇宙,我們将保持終身探索的習慣。
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