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太阳表面温度约6000°C 为什么太空温度很低

众所周知,太阳是位于太阳系中心的恒星(黄矮星),太阳系内包括但不限于八大行星、小行星、外海王星天体以及星际尘埃等都围绕着太阳公转。而作为太阳系的中心天体,其质量占到了整个太阳系总质量的约99.86%,通过核聚变的方式不断地向太空释放光和热。

太阳核聚变所产生的温度极高,据科学家研究发现,太阳的内核压力相当于3000亿个大气压,温度可达1500万度,即便是距离内核部分约52万多公里的太阳表层,温度也接近6000度,可以说太阳是一个巨大的“火球”。

太阳表面温度约6000°C 为什么太空温度很低

而咱们人类及数以百万计生物所居住的太阳系八大行星之一的地球,尽管距离太阳的平均距离达到了149597870公里(约1.5亿公里),但我们依然能感受到太阳所带来的热量。并且实际上,地球上的绝大部分能量来自于太阳辐射,地球表面的平均温度基本上维持在15度左右,这也是地球能够演化出生命的重要原因,而这种太阳辐射就是由太阳内核所发生的核聚变所产生的。

那么,在这里就有小伙伴要问了,为什么太阳表层温度接近6000度,内核温度甚至达到1500万度,在太阳的“炙烤”之下一个体积达1.086万亿立方公里的地球都能被烤热,太空里的温度却为什么会接近绝对零度呢?

太阳内核的核聚变是如何形成的

上文中提到,太阳是采用核聚变的方式向太空释放光和热,那么太阳的这种核聚变是如何形成的了?

在太阳的内部,有一个十几到几十公里深的稠密氢气层,太阳的核聚变就在这个被称为内核的部位发生,简单地说就是两个氢原子撞到一起,形成一个氦原子。不过,这说起来很简单,但实际上要完成这种反应其条件是十分苛刻的。因为要让两个原子结合在一起是极为困难的,毕竟两个质子都带着相同的正电荷,它们之间相互排斥而不会靠得很近,要想使它们聚集在一起发生反应,就必须通过巨大的能量或速度来完成。

上文中讲到太阳的质量占到了整个太阳系总质量的99.86%以上,总质量约为1990亿亿亿吨,根据质量越大引力也越大的道理,太阳的内核压力也是巨大的,虽然太阳的内核温度只有1500万度,远达不到核聚变反应1亿度的最低门槛,但压力足够巨大,相当于3000亿个大气压,巨大的质量以及难以想象的引力使原子核被挤压在一起,当距离足够近时就发生了核聚变反应。

太阳表面温度约6000°C 为什么太空温度很低

在太阳内核这个巨大的“核压缩装置”中,氢原子以每秒1亿次的速度不断撞击,在激烈的撞击作用下,使得一部分原子融合在一起释放能量,而当质子结合在一起时,它们会损失一些质量,根据能量守恒定律不难得出这些损失的质量其实质是已经转换成能量向太空传播。

据科学家研究发现,太阳内部每秒钟大约有6亿吨的氢经过热核聚变反应为5.96亿吨的氦,损失的400万吨的质量相当于释放出400万吨氢的能量,而太阳损失的质量相对于其总质量微乎其微。

不过任何事物都是由量变到质变的过程,太阳内部再微小的变化经过几十亿年的量变也会发生质的变化。科学家经过模拟演算,大约再过50~60亿年,当太阳内部的氢元素全部消耗殆尽,其质量将会下降且引力不足以与氦聚变所产生的热量抗衡,太阳表层将膨胀,其半径将扩大约200倍,外层将延伸到目前地球或火星所运行的轨道附近。

正是由于地球时时刻刻都在接收来自太阳发出的光和热,因此地球上的生命能够蓬勃发展。那么问题来了,为什么在地球表面都能被太阳晒热,而太空却为何会出现绝对零度的情况呢?

为什么太空温度很低

想必很多人都会注意到这个问题,出舱到太空漫步的宇航员都要穿好特制的宇航服,这是因为太空几乎是真空状态且温度极低、宇宙辐射强烈,未经防护出仓就会有生命危险。

太阳表面温度约6000°C 为什么太空温度很低

太空的密度低到什么程度呢?科学家研究发现太空的平均密度每立方米还不到一个氢原子,这与地球表层有着温室效应的厚厚的大气层截然相反,因此即便太阳源源不断地向太空传播光和热,也未能使太空升温。就像地球的天然卫星月球,因为大气极为稀薄(超高真空),由于没有大气的保温作用,以至于昼夜温差极大,白天最高可达160℃,夜间则低至零下180℃。

写在最后

太阳通过核聚变的方式向太空释放光和热,而之所以地球会被晒热,太空则出现绝对零度的情况,实际上与二者的密度和温室效应有关,地球的密度较大且有大气层的保护,因此温度较高且相对稳定,而太空属于超真空状态,密度极低,无论是接收太阳辐射量,还是温室效应都微乎其微,故而温度也是极低的。

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