03.07 外太空為什麼是冷的,溫度都被誰吸走了?

天寶工作室


很多人都有這樣的疑問,太陽光跨越1.5億公里的距離來到地球表面,讓地球保持一個穩定的溫度範圍、有穩定液態水的存在,因此地球上才會有生命的誕生以及文明的發展。但太空中確是黑暗寒冷的,這個熱量是如何傳遞到地球之上的哪?



宇宙中最常見的天體就是恆星了,每天晚上仰望星空看到的99%以上的星星都是銀河系內我們附近的恆星,只有少數幾顆是太陽系內的行星。僅僅在銀河系內就包含著2000多億顆恆星,因為內核處在自身的引力塌陷作用下發生核聚變,以光和熱的形式釋放出能量,傳遞到宇宙空間中,但真正接收到這些輻射能量的僅僅是距離恆星較近的天體,太陽系內最典型的就是地球了。而木星距離太陽大約5.97億個天文單位,但其表面溫度就低至零下170攝氏度。


距離恆星越遠接收到的太陽輻射能就越少了,那麼天體表面上的溫度就會越低。但終歸是高於宇宙空間溫度的,這就是很多人好奇的地方,為什麼光線穿過外太空加熱了地球,而外太空依然是寒冷和黑暗的哪?

實際上道理非常簡單,從其名字就可以看出來了,本質上就是因為“太空”,宇宙空間中幾乎是接近於絕對真空的,既然沒有物質自然就不會被加熱。物體的溫度從微觀角度來看,就是分子的熱運動劇烈程度,運動的越劇烈溫度就越高,但是太空中根本沒有物質的存在,是無法吸收光子升溫的。


任何物體只要溫度低於周圍環境,那麼就會自然的輻射出能量,向周圍環境中傳遞,熱傳遞主要有三種基本形式:熱傳導、熱輻射和熱對流,其中太陽光攜帶能量在太空中不存在熱傳導和熱對流,只存在熱輻射。這種方式可以不通過接觸就可以跨越宇宙空間進行熱量傳遞。因此大多數恆星都以光輻射的方式在傳遞著它的熱量,而太空中接近於絕對真空,光在其中過既不被吸收也會少傳遞熱量,因此太空就是寒冷黑暗的。

就是因為太空接近於絕對真空無法吸收熱量,即使宇宙中有著數不勝數的恆星,它們的光線時刻穿梭在宇宙空間中,但太空的溫度依然很低寒冷黑暗,最後這些光跨越時空來到其它天體表面,例如太陽光就跨越了1.5億公里的距離來到地球,通過熱輻射來給地球加熱。





當宇航員進入外太空需要穿上宇航服,這些服裝可以用來保溫,雖然太空中的溫度非常低,接近於絕對零度,但實際在外太空失去溫度是挺難得的一件事情,因為三種熱的傳遞方式只有熱輻射在起作用,因此整體來說降溫的速度會有一些慢,只能慢慢的向外太空輻射自己的熱量。要記住一個概念,說溫度都是在說某個物體,“真空的溫度”沒有這樣的概念。

外太空即使每天陽光穿梭,但接近真空自然也就不會吸收太陽光的輻射能了。



科學黑洞


外太空確實很冷,冷到零下一百多度甚至兩下兩百多度,有人經常會問:外太空為何這麼冷?太陽光到達地球的過程中已經經過了外太空,為何外太空還這麼冷?反而距離太陽更遠的地球如此溫暖呢?

這裡我們需要明白溫度的含義。溫度,說白了就是微觀粒子運動速度的快慢,主要與粒子的運動速度有關,當然一定的速度下,微觀粒子的密度越高溫度也會越高。

明白了這點,就不難理解外太空為何如此寒冷了。因為外太空幾乎是真空,可以簡單認為沒有任何物質存在,當然也不會有微觀粒子的運動,自然溫度就非常低。

也就是說,雖然地球外面的外太空距離太陽更近,但沒有任何物質吸收太陽的熱量,沒有任何微觀粒子的運動,當然溫度就會很低。而地球表面之所以溫度相對很高,主要是因為大氣層的作用,尤其是大氣層的“溫室效應”,非常好地鎖定了太陽能量。

外太空雖然溫度很低,但如果宇航員在外太空漫遊,仍然有可能被太陽光灼傷,因為在外太空人體就是可以吸收太陽光的“物質”,接受到太陽輻射就有可能被傷害到!


宇宙探索



如果你能從一個世界旅行到另一個世界,從一顆星星旅行到另一顆星星,進入星系際空間的峽谷,你就會遠離星星的溫暖,進入浩瀚寒冷的太空深處。

但是,有多冷?太空有多冷?

記住,熱量有三種傳遞方式:傳導、對流和輻射。

加熱金屬棒的一邊,另一邊也會變熱;那是傳導。循環空氣可以將熱量從房間的一側傳遞到另一側;那是對流。但是在太空的真空中,熱量傳遞的唯一方式是輻射。

光子能量被物體吸收,使其升溫。與此同時,光子正在輻射出去。

如果物體吸收的光子比它發射的多,它就會變熱。如果它發射的光子多於吸收的光子,它就會冷卻下來。

有一個理論上的點,在這個點上你不能從一個物體中提取更多的能量,這個最低可能溫度是絕對零度。正如我們馬上就會看到的,你永遠也到不了那裡。

讓我們看看離家近的地方,在環繞地球的軌道上,在國際空間站。



在持續的陽光照射下,太空中一塊裸露的金屬可能會達到260攝氏度。這對不得不在空間站外工作的宇航員來說是危險的。

如果他們需要處理裸露的金屬,他們會用特殊的塗層或毯子包裹起來保護自己。

然而,在陰涼處,一個物體會冷卻到零下100攝氏度。

宇航員在面對太陽的一側和在陰影中的一側可以感受到巨大的溫度差異。他們的宇航服用加熱器和冷卻系統來彌補這一點。

讓我們談得更遠一點。當你遠離太陽時,太空中物體的溫度會直線下降。



冥王星的表面溫度可以低至零下240攝氏度,僅比絕對零度高33度。

我們星系中恆星之間的氣體和塵埃雲只比絕對零度高10到20度。

如果你遠離宇宙中的一切,你永遠不會低於最低溫度2.7開爾文或-270.45攝氏度。

這是瀰漫整個宇宙的宇宙微波背景輻射的溫度。

在太空?已經儘可能冷了。


軍機處留級生



外太空非常寒冷的原因是因為附近沒有熱源。 在我們離太陽很遠的地方,如果你把一顆衛星放在太空中,面向太陽的那一邊會很快變得非常熱,達到足以灼傷人的溫度。原因是顯而易見的,陽光包含能量,在近地空間,沒有大氣層來過濾能量,所以它比地面更強烈。



在地球上,如果你把一些東西放在陽光下,它會變暖。空氣吸收了一部分熱量並上升,由此產生的氣流帶走了熱量。在太空中,這些都不可能發生。外太空就像一個巨大的保溫瓶,一個完美的絕緣體,所以我們假設的衛星不會像地球上的一條瀝青公路一樣加熱到60℃,它會加熱到120℃。

只是外太空畢竟不是一個完美的絕緣體。太空中的物體不能通過熱傳導或對流冷卻,但是它們能通過輻射紅外線來冷卻。所有的物體都這樣做,並且它們輻射得越熱。這就是為什麼我們的衛星不會發熱融化。當它變得足夠熱時,它開始放射足夠的紅外線(像一個空間加熱器)來停止進一步升溫。在我們離太陽的距離上,溫度大約是120℃。在遠處的水星,大約是420℃。

與此同時,衛星的陰影面也在發射紅外光——只是速度較慢。被真空隔離後,它的冷卻速度要比陽光照射的一側加熱慢得多,但是由於沒有能量進來,它會一直冷卻下去,直到變得非常冷。 當然,在現實世界中,沒有什麼比這更簡單的了。衛星可能會翻滾,所以沒有足夠的時間來充分加熱或冷卻。這一想法在阿波羅計劃中被使用,在阿波羅計劃中,大型圓柱形服務艙經常被設置為緩慢旋轉以保持溫度均勻。

物體也在內部傳導熱量,所以坐在地球附近陽光下物體的陰影面可能會冷卻到-160℃,在冥王星的軌道上,它可能達到-220℃。 這些對航天器設計者來說都非常重要。從太陽到火星的軌道,宇宙飛船很容易保溫。它們大部分被包裹在熱反射材料中,以防止陽光照射,並用散熱器或其他系統來幫助排出系統產生的熱量。然而,在火星軌道上,保溫開始成為一個問題,以至於第一輛火星漫遊者號在裝有電腦的小保溫瓶裡攜帶了鈈238,以防電子設備凍結。

空間是冷的,因為它又大又空,任何放置在空間中的物體都能向四面八方輻射無限量的能量,所以如果附近沒有太陽來加熱它,它最終會失去幾乎所有的熱量,變得非常冷。


軍機處留級大學士


“外太空為什麼是冷的,溫度都被誰吸走了?”,其實熱力學第二定律已經給出了我們答案。我們知道熱量會從高溫物體自發的傳向低溫物體,以太陽系為例,在太空之中,太陽算是高溫物體,而地球則是低溫物體,通過熱輻射效應,太陽的熱量就會傳遞給地球,而地球接收不到陽光的一面,則通過熱輻射效應將能量傳遞到周圍的空間之中。

何為溫度

溫度和熱量不同,它是表示物體冷熱程度的物理量,溫度的高低反映出構成物體的粒子平均動能的大小,溫度越高粒子的平均動能越大,因此,我們不能離開物質而單獨談溫度。溫度高不一定熱量高,熱量高也不一定溫度高,舉一個例子,我們知道地球的逃逸層溫度很高,理論值可達上千攝氏度,但是如果你用溫度計實際測量的話,其讀數是非常低的,這是為什麼呢?我們知道溫度是反應粒子平均動能的大小的物理量,逃逸層區域內的大氣粒子在吸收太陽的熱量後,雖然動能會得到增加,但是由於逃逸層位於地球大氣的最外層,臨近星際空間,這裡的大氣密度非常低,因此雖然粒子的平均動能很高,但是粒子的數量非常稀少,故它所具有的總內能也就非常少,而溫度計的感應端無法從周圍的粒子中獲得更多的熱量,所以溫度計中的指示液體無法得到有效的膨脹,從而造成讀數降低。

太空為什麼是冷的

從上文可知,熱量最終都耗散在空間之中了。但是為什麼宇宙空間這麼冷呢?這其實和宇宙的膨脹有關。現代科學認為,宇宙誕生於138億年前的大爆炸,宇宙誕生之初,整個宇宙的溫度是非常高的,基本粒子尚未形成,但是隨著宇宙的逐漸膨脹,熱量便開始在空間中傳播耗散,從而使宇宙逐漸降溫,這個過程就像是壓縮空氣的逆過程一樣,假設我們把宇宙重新聚集到誕生之初的狀態,那麼宇宙必然是炙熱無比的。

所以太空為什麼是冷的呢?一方面,我們的宇宙可以看做是一個孤立的絕熱系統,其內部總能量是不變的,伴隨著宇宙的膨脹,宇宙中的能量會自發的填補到多餘的空間中,從而使整個宇宙趨向於熱平衡。另一方面,我們無法有效的去承接宇宙中星體產生的熱量,太空中的航天器,其向陽面溫度往往高達上百攝氏度,而背陽面則是零下一百多度,隨著與恆星距離的增加,我們可以承接的熱量會越來越少,因此太空也就越來越冷。

總結

溫度不同於熱量,它是物體內粒子平均動能大小的反映。宇宙誕生之初,整個宇宙是處於高溫狀態的,但是我們的宇宙一直處於膨脹之中,這些熱量逐漸耗散在多出來的空間之中,所以整個宇宙溫度會逐漸降低,除此之外,雖然有很多恆星產生熱量,但是隻有距離足夠近時我們才能有效的承接這些熱量。


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漫步的小豆子


外空太大?只有大氣流速沒有大氣壓,也沒有地球內空大氣成份和運行指數,太陽光的能量不能轉換為熱能,所以是冷的?

為人類解開這些秘密

]第十章:解秘地空溫能的來歷

人類在現實生活中,充分體會到太陽不但給人類及萬物帶來光明,還帶來溫暖和能量,使人類及萬物生靈可放眼大地,放眼天空,在太陽光的溫暖和能量作用下,才有了它們的誕生運行。

可它是怎麼來的呢?是它的本能還是需要什麼,太陽光才能有如此作用呢?

人類從有史以來,都認為是太陽光本身帶來的溫暖和能量。

可時代在向前發展,《宇空科技》在突飛猛進。

我們人類己能乘坐現代科技運載設備,離開地球實體和內空到達中空遠空及地球系外,可事實證明不是人類的在地球上的認定?

當人類離開地球及內空,進入中空遠空外空及宇宙系後,怎麼太陽只有光無熱無能了呢?

這究竟是怎麼回事?

太陽光要產溫產能離不下列條件:

a:地球表層自轉運行力

它是地球自轉運行的反作用力,也稱地球表層空間自轉運行離心力,向內空大氣層進行反作用的結果。

因地球自轉與內空自轉的速差大概是300多米/秒,在雙方速差下,內空與地球表層產生摩擦切割,在地球表層自轉運行力的反作用下,便誕生了地球對內空大氣層的作用力速磁能,而內空對地球也產生大氣層的作用力速磁能,使內空大氣層產生綜合性的力速磁能,形成獨立的內空大氣層力速磁能。

b:地球釋放物質

地球在自轉運行的空間歷史環境條件作用下,產生了萬物,萬物在運行中,必須吸收和排洩物質,使內空大氣層的成份不但有原有內空大氣層物質,還含有地球物質,

c,臭氧層

在內空上方臭氧層的相對封閉下,地球表層自轉運行的反作用和內空大氣層的自轉運行的正作用,使它們雙方在運行中,產生對應的力速磁能,在地球表層和臭氧層的阻止下,內空便產生出大氣壓力壓強和內空溫能,在地球萬物吸收排洩下,產生了內空大氣成份。

當太陽光線以不斷的射線進入內空後,它不斷的射線作用,便在內空中產生它的力速磁能,與內空大氣層的力速磁能和壓力壓強及大氣成份和溫能的作用碰撞下,便產生光合作用,升溫升能。

才形成了內空的光溫力速磁能和紫外線及其它物質。

這就是地空光溫力速磁能和紫外線的來歷。











楊善坤科研文學


太空的溫度接近絕對零度,而量子力學中的一系列定律決定了絕對零度永遠不可能達到


“溫度”嚴格意義上來說就是微觀粒子的運動速度,對於地球上的人類來說,大量空氣分子受太陽輻射而高速運動,給人的宏觀感受就是所謂的“日常溫度”,而外太空每立方厘米只有幾個原子,這幾個原子雖然也受太陽輻射而高速運動,但畢竟形單影隻,無法給人類以“溫暖”的感覺,同樣也無法改變太空溫度接近絕對零度這一事實。



太陽通過核聚變向外散發光和熱,但太陽熱輻射在太空中飛行的時候,由於太空物質密度太低,所以大部分輻射能量都來到了太陽系其他星球。

地球因為有著濃厚大氣層,所以太陽熱輻射的能量就給予了大氣分子熱運動的動力,大氣分子熱運動的熱量又傳導到了陸地海洋等物質上,最終使得整個地球都擁有了一定溫度,人類才得以生存。



歸根結底,外太空寒冷的背後原因是物質密度太低,而不是什麼所謂的“溫度被吸走 ”

由於衛星和航天員們都是由原子組成的,所以衛星包括艙外宇航服在內的設施,在外太空被太陽直射時,表面溫度會迅速上升,但沒有被太陽直射的那一面,溫度卻還是接近絕對零度的水平,因此航空航天活動對材料的要求很高很高。

帕克號太陽探測器之所以能“貼近”太陽觀測,除了自身優良的隔熱層外,就是因為太空物質密度實在是太低了,如果說太空和地球一樣都充滿大氣分子的話,帕克號在前往太陽的路上就化了。


宇宙觀察記錄


我認為外太空中真空溫差區域各不相同,在零下二百多攝氏度時,主要溫度是由各大星球的暗物質所吸收,暗物質指的是離子層,由於離子層受萬有引力時,發生離子密度變化,各大星球周圍的離子層,同樣在高速運轉時會吸收熱能,因為離子在摩擦時需要能量,也可以說是被星球的引力吸引跑了,並不是在星球的表面上產生溫度,而是在星球的周圍離子層產生溫度,有可能超過上千度的溫度,也說明太空中,吸收溫度快的暗物質特別多。


雪上飛馬一羅孟強


要回答為什麼外太空的溫度遠低於地球上的溫度,首先需要我們明確溫度的物理含義。溫度是熱力學中的一個概念,是度量一群離散的處於無規運動的粒子平均動能的物理參量。

在此,溫度有三個基本的要素。

其一,溫度與粒子有關,至於是何種粒子並不重要,只要是處於自由狀態的粒子就可以產生溫度。

其二,溫度是粒子運動的動能。經常有人問為什麼不能達到或低於絕對零度,那是因為不存在動能為零的自由粒子。確切地說,是不存在絕對獨立的粒子。自然界是一個有機的系統,每一個粒子都有影響並約束其運動的物理背景,即存在著空間效應。

其三,溫度是無數個粒子的平均動能,是關於無數個粒子的宏觀物理參量。

因此,凡是有粒子聚集的地方,該地域就會有溫度;同理,凡是有溫度的地方,該地域就一定充滿著無數個離散的粒子。

1965年,美國科學家👩‍🔬發現,存在著無法消除的無線電噪聲。這說明,在我們的宇宙中,存在著微波背景輻射溫度。我們在電視頻幕上看到的“雪花”,就是來自宇宙的背景輻射。

由此表明,在太空中,存在著大量的粒子運動。當然,這些粒子並不是空氣中的分子,也不可能是原子或各種基本粒子。

因為,這些粒子的數量在宇宙中是非常稀少的,少到每立方厘米攤不上一個這種常規的粒子。而且,這些較大的粒子是可以檢測出來的。這也是為什麼,我們把宇宙的溫度歸結為微波輻射☢️的原因。

既然在太空中存在著大量的粒子,而這些粒子又不是我們熟知的物質粒子,那麼這是哪一種粒子呢?

根據現代物理學的認識,在我們的宇宙中,所有的物體都可以劃分為兩大類,其一是具有能量的物體,其二是具有質量的物體。兩者的本質是相同的,都與粒子的運動相關。它們的區別僅在於粒子存在的形式不同。

為了避免連續的能量導致紫外災變,普朗克於1900年證明,在我們的宇宙中,存在著不可再分的最小粒子,從而決定了能量的不連續性。這一最小粒子的角動量就是普朗克常數h,其具體的數值為6.623x10-27爾格秒。

因此,我們有理由相信,在外太空中,充滿著宇宙中的最小粒子。這些粒子,根據普朗克常數h的定義,我們將它們稱為量子。

於是,宇宙的基本構成即其物理背景,就是由無數個量子構成的物理空間。宇宙的微波背景輻射溫度,就是由這些量子的平均能量所產生的。

在宇宙膨脹的早期,宇宙中量子空間的密度和溫度都是非常大的。後來,經過長達138億年的不斷膨脹,量子空間的密度和溫度都已大幅下降了。

目前,我們測量到的微波背景輻射溫度為絕對溫度2.7度即攝氏溫度約為零下270度,就是量子空間在其膨脹之後所殘存的溫度。這就是為什麼,外太空的溫度非常低的原因。

至於陽光的照射,為什麼無法使外太空像地球那樣溫暖起來,有以下兩個原因。

其一,地球擁有厚達幾十公里的大氣層,就好像在地球上覆蓋了一床厚厚的棉被。陽光可以穿透空氣,而熱量卻因為被空氣中的氣體分子所吸收,無法輕易逃出。這就是著名的溫室效應。

其二,太空中的量子非常細小,因而其與同樣是量子的陽光,發生碰撞的概率極低,即幾乎不存在熱交換。這就是為什麼,真空具有隔熱的原因。

而且,每立方厘米所含有空間量子的數目巨大,約為10的40次方。所以,即便是太空獲得了一定的太陽能,平均到每一個量子身上,其能量(溫度)的增加也是非常有限的。

總之,在外太空中存在的粒子,是非常細小的量子。其因為宇宙的膨脹和對外做功,導致了極低的溫度。即便是有陽光☀️的照射,也因為它們相互碰撞的概率極低以及空間量子數量的巨大,從而無法顯著地提高外太空的溫度,其溫度更無法與具有大氣層的地球溫度相比。這就是為什麼,即便是我們的地球🌍遠離太陽,其卻擁有遠高於太空溫度的原因。


淡漠乾坤


我們的宇宙大約130多億歲,大家應該都知道宇宙誕生於奇點大爆炸,宇宙剛出生的時,密度極大,溫度極高。

不過,隨著宇宙的慢慢膨脹,分子開始擴散到更廣闊的空間中,於是它們之間的距離變得越來越遠,要想相互碰撞就變得很難,所以宇宙的溫度就開始下降了。

而太陽作為我們星體熱量的來源,它以光和熱的形式釋放出能量,傳遞到宇宙空間中,但是真正可以接收到這些輻射能量的只是距離太陽比較近的天體,比如最典型的地球。不過距離太陽遠近來決定溫度高低也是有例外的,比如外太空……

外太空冷到零下一百多度甚至兩下兩百多度,我們很多人都會想太陽光到達地球的過程中明明經過了外太空,為什麼外太空還這麼冷呢?而距離太陽更遠的地球卻很暖和呢?

首先我們要來認識一下溫度,在日常生活中,溫度就是你的個人感覺或者溫度計上面的數字。實際上科學的解釋為,溫度指的是分子的運動,而分子就是構成萬物的微小粒子,我們用肉眼是看不見它們的,但是當分子的運動比較激烈、互相碰撞,這個時候溫度就會很高。總而言之溫度與分子運動的劇烈程度有關,說的再簡單一點就是微觀粒子運動速度的快慢決定溫度的高低。

而外太空之所以那麼寒冷,是因為外太空就像一個巨大的保溫瓶,一個完美的絕緣體,所以太空中的氣體分子太少,加上距離又太遠,無法產生碰撞。

熱傳播的前提條件是有傳播的介質,在外太空中幾乎是什麼都沒有的,相當於是完全真空的環境,沒有給它導熱的粒子介質存在,所以就算是唾手可得的太陽發出來的熱也無法傳播,這就可以解釋外太空為什麼是那麼冷。


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