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宇宙中存在众多天体 , 但只有恒星可以发光发热 , 因而它们理所当然地成为了宇宙中的热源 。
在太阳系中 , 太阳是唯一的热源 , 我们之所以会有“热”的概念 , 也正是因为太阳的“无私”加热 。
不过 , 太阳的加热方式有点奇怪 , 它似乎可以“隔空加热” , 地球被晒得暖暖的 , 太空却是冷冰冰的 。
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?上一组更直观的数据:太阳表明温度约为5500℃ , 地球表面平均温度约为15℃ , 而太空中只有-270.45°C 。
当然 , 地球能维持现在的温度也离不开大气层的保温作用 , 但即使没有大气层 , 地球只会更热(白天) 。
地球在距离太阳1.5亿公里的情况下就能变热 , 为什么地日之间离太阳更近的太空却那么冷呢?
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?太阳的发热方式
我们常常将太阳比喻成一个燃烧的大火球 , 可事实上太阳并没有燃烧 , 而是在不断进行核聚变反应 。
太阳的主要成分是氢和氦 , 氢占了四分之三 , 剩下的大多是氦 , 其他元素如氧、碳等只占不到2% 。
牛顿万有引力指出 , 物体之间的引力与其质量成正比 , 因此质量巨大的太阳拥有太阳系中最强的引力 。
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?众多大小天体都在太阳引力的束缚下运行 , 而其本身的氢和氦也被强烈地向内部吸引 , 造成了核心高温高压的环境 。
在这种环境下 , 原子的原子核会与核外电子分开 , 较轻的氦原子核会发生碰撞融合成较重的氦原子核 。
恒星的核聚变反应有多种 , 太阳核心中主要进行的是质子-质子链反应 , 或者称为pp链反应 。
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?在这个反应中 , 4个自由的氦原子核融合成了氦原子核 , 损失的质量会以能量(辐射)的形式被释放 。
太阳中每秒钟大约进行9.2×10^37次pp反应 , 3.7×10^38个氢原子核变成氦原子核 , 释放出3.846×10^26瓦特能量 。
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?为什么太空这么冷
太阳以辐射的形式向外释放能量 , 辐射的传播不需要介质 , 因此它可以在真空中以光速传播 。
如果太阳辐射碰到“介质”了会怎么样?很明显 , “介质”会将太阳辐射的一部分能量吸收掉 。
吸收了太阳辐射能量的物体其内部分子的运动会变得剧烈 , 当分子运动加剧时 , 物体的温度也就上升了 。
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??太阳光照射地球就属于这种情况 , 因为地球大气层中含有无数微粒 , 地球表面更是物质繁多 。
(其实我们对温度的感知主要来自于空气 , 气温一升高 , 我们就感觉到热 , 反之则感觉到冷)
而太空中基本是真空环境 , 没有多少微粒可以吸收太阳辐射的能量 , 自然就没有温度的变化了 。
太阳是唯一的热源 , 如果不能吸收太阳辐射能量的话 , 就无法获得初始的热量 , 更不用说后续的热传递了 。
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?即使太空中存在少量微粒 , 它们也无法为太空的温度升高有多大贡献 , 因为它们是“各热各的” , 毫不相干 。
在地球大气层中 , 一个吸收了能量的“高温”分子会碰撞周围的“低温”分子 , 将热量传递下去 , 这称之为传导 。
但太空中几乎没有压强 , 各个微粒相隔甚远 , 一个受热的分子很难碰撞到另一个不太热的分子 。
另外 , 除了辐射和传导之外的第三种热传递方法——对流 , 在太空中也行不通 , 因为没有重力 , 温度不同的分子不会发生位置交换 。
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