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既然地球與太陽之間的宇宙空間很冷,為什麼處在其間的物體很熱?

冬天嚴寒, 人們更加渴望溫暖。 小編自尋多情, 也對有關太空溫度問題興致陡增。

據資料, 地球大氣層外部的最高溫度1000℃, 最低200℃, 那麼小編的弱弱問題是, 地球沿著軌道走遠了, 原先的位置空間還有餘溫嗎?

好吧, 把我們的目光投向宇宙, 帶著疑問尋找答案。

1。 經典熱力學如是回答

溫度是表示物體冷熱程度的物理量。 物體冷熱程度實質就是物體分子熱運動的劇烈程度。 微觀上來講(從分子運動論觀點看), 溫度是物體大量運動分子平均動能大小的標誌。

溫度是大量分子熱運動的集體表現, 含有統計意義。 對於個別分子來說, 溫度是沒有意義的。

既然從地球與太陽之間1.5億KM距離相對應的空間接近真空, 沒有大量物體分子、原子存在, 儘管有太陽的電磁波、粒子流, 可是, 不是經典熱力學研究的物件, 對某一區間的溫度無法回答, 因為這樣的空間不存在溫度概念。

所以, 地球沿著軌道走遠了, 原先的位置空間沒有餘溫。

可是問題來了, 地球距離太陽1.5億KM, 既然該空間不存在溫度, 那麼地球大氣層的表面為什麼有那麼高的溫度呢? 而且溫度會發生變化?

回答問題之前, 首先明晰兩個概念。 前者是太空空間的溫度,

後者是真空環境溫度。 這是不同的兩個溫度概念。

2。 真空環境溫度

(1)太陽熱輻射——是真空中唯一的熱傳遞方式。

物體由於具有溫度而輻射電磁波的現象, 稱為熱輻射, 也稱為光反射。 一切溫度高於絕對零度的物體都能夠發生。

電磁波的傳播不需要任何媒質, 熱輻射是真空中唯一的熱傳遞方式。 太陽傳遞給地球的熱能就是以熱輻射的方式經過宇宙空間而來。

(2)地球的真空環境溫度是一個變數

地球在吸收來自太陽輻射來的能量的同時, 還向外界輻射能量。 如果地球輻射出去的能量恰好等於在同一時間內所吸收的能量, 則輻射過程達到平衡, 稱為平衡輻射, 此時地球大氣層外表具有相對固定的溫度。

通過火箭或者在宇航船上通過對地球輻射光譜的記錄、分析, 就能夠確定地球大氣層或者地表的溫度。 這樣的溫度就叫做地球的真空環境溫度。

地球的真空環境溫度是一個變數, 與太陽的距離、輻射強度、角度, 與吸收地表的位置等屬性等有關係。

到此, 上面的問題有了答案,

地球大氣層的溫度是有變化範圍的。

同理推得:處在地球、太陽之間空間的物體都有真空環境溫度, 不僅如此, 太陽輻射場的一切物體都能夠吸收太陽的輻射熱。

3。 溫度概念與時俱進

小編熱衷探討, 偶然閃現一個疑問, 溫度通常伴隨分子的概念, 可是描述太陽核聚變表面的溫度(離子氣體)6000攝氏度, 表明溫度這一概念研究的物件是核(離子)了。 於是小編感到疑惑。

用了好幾天的時間終於補上了課。

溫度概念的本質是表示物體冷熱程度的物理量。 科學家對溫度的認識是逐步加深的, 從微觀上研究的物件起初是構成物質的分子, 以後深入到離子、電磁波等。

再一查, 更是吃驚, 北大的教材把溫度如此定義:

一般把溫度定義為與之接觸的熱庫的溫度。有時還會考慮更複雜的情形,就是同時與多個熱庫接觸,甚至還有“粒子庫”,“資訊庫”等等。

真是新銳來襲。仔細一想,很對,科學是發展的,符合認知規律。

4。真空不空,宇宙有溫度

地球、太陽之間的空間當然存在電磁波!太陽輻射電磁波是其一。所謂波粒二象性只是粒子的行為方式像波,其實粒子還是粒子,只是按波函數的概率分佈而已。

新的問題又來了。

地球大氣層外部的空間有氣體粒子、又有電磁波離子,如何理解這種複雜環境下的溫度意義呢?

一位網友這樣總結:

對真空內溫度的定義應該說有兩種,一種是真空度不高的時候,內部還有氣體粒子,且氣體粒子數目較大時,可以用熱力統計學溫度來表示其溫度,不考慮其內部的電磁輻射特徵。另一種是真空度很高的時候,離子數目過少統計學溫度已喪失統計學意義,可以用其內部存在的電磁輻射特徵溫度作為其溫度的標示。

那麼,真空電磁輻射特徵溫度是什麼呢?指的就是“微波背景輻射”。

阿諾·彭齊亞斯

阿爾諾·艾倫·彭齊亞斯,德國出生的美國射電天文學家,猶太人,1964年與羅伯特·威爾遜一起發現了微波背景輻射,並因此獲得1978年諾貝爾物理學獎。

宇宙背景輻射的發現在近代天文學上具有非常重要的意義,它給了大爆炸理論一個有力的證據。

“微波背景輻射”的內容:

宇宙中星際空間接近真空,分子、原子極少,但是整個宇宙充滿了大爆炸後留下的遺跡一一電磁輻射,該種電磁輻射的特徵譜和絕對溫標 2.725K 的黑體輻射相同,因此也就稱“宇宙微波背景輻射的溫度是 2.7K (約零下270℃)”。

於是,有網友結論,地球到太陽的空間的溫度是 2.7K (約零下270℃)。

可是,該結論遭到另外網友們的反對。反對的理由是:

“微波背景輻射”研究的物件是整個大宇宙,而且是離開恒星動輒幾十、幾百光年的距離;地球、月球離開太陽並不太遙遠,還不到1.5億公里,也就是光線走8分鐘的路程,該空間不適合與“微波背景輻射”結論!

看來,“地球到太陽的空間有溫度”已經形成共識,至於溫度數值變化規律還存在爭論。

還有的網友說,爭論什麼?讓專家一槌定音不就得了。可是,該答案專家也在探究之中。

5。站在太空的某一點,能夠看到太陽照到地球的可見光“光路”嗎?

先看幾張真實的太空照片。

結論:人站在太空的某一點,看不到太陽照到地球的可見光“光路”;看到的是火紅的太陽、藍白相間(白色是雲的顏色,藍色是海洋的顏色)的地球;背景是黑色。

分析原因:太陽是光源,發出的光四面八方,正是有光線進入眼睛,所以看得見太陽;地球反射的太陽光線進入眼睛,所以看得見地球。

由於太陽射向地球的光線沿著直線傳播,而且太空中也沒有反射光線的小顆粒等雜物,那些射向地球的光線不會改變方向進入眼睛,所以,人眼看不到“光路”。

“光路”形成原因:太陽照射地球上的光線被空氣中的塵埃顆粒反射,反射光線進入人眼,所以從側面能夠看到明亮的光線。

一般把溫度定義為與之接觸的熱庫的溫度。有時還會考慮更複雜的情形,就是同時與多個熱庫接觸,甚至還有“粒子庫”,“資訊庫”等等。

真是新銳來襲。仔細一想,很對,科學是發展的,符合認知規律。

4。真空不空,宇宙有溫度

地球、太陽之間的空間當然存在電磁波!太陽輻射電磁波是其一。所謂波粒二象性只是粒子的行為方式像波,其實粒子還是粒子,只是按波函數的概率分佈而已。

新的問題又來了。

地球大氣層外部的空間有氣體粒子、又有電磁波離子,如何理解這種複雜環境下的溫度意義呢?

一位網友這樣總結:

對真空內溫度的定義應該說有兩種,一種是真空度不高的時候,內部還有氣體粒子,且氣體粒子數目較大時,可以用熱力統計學溫度來表示其溫度,不考慮其內部的電磁輻射特徵。另一種是真空度很高的時候,離子數目過少統計學溫度已喪失統計學意義,可以用其內部存在的電磁輻射特徵溫度作為其溫度的標示。

那麼,真空電磁輻射特徵溫度是什麼呢?指的就是“微波背景輻射”。

阿諾·彭齊亞斯

阿爾諾·艾倫·彭齊亞斯,德國出生的美國射電天文學家,猶太人,1964年與羅伯特·威爾遜一起發現了微波背景輻射,並因此獲得1978年諾貝爾物理學獎。

宇宙背景輻射的發現在近代天文學上具有非常重要的意義,它給了大爆炸理論一個有力的證據。

“微波背景輻射”的內容:

宇宙中星際空間接近真空,分子、原子極少,但是整個宇宙充滿了大爆炸後留下的遺跡一一電磁輻射,該種電磁輻射的特徵譜和絕對溫標 2.725K 的黑體輻射相同,因此也就稱“宇宙微波背景輻射的溫度是 2.7K (約零下270℃)”。

於是,有網友結論,地球到太陽的空間的溫度是 2.7K (約零下270℃)。

可是,該結論遭到另外網友們的反對。反對的理由是:

“微波背景輻射”研究的物件是整個大宇宙,而且是離開恒星動輒幾十、幾百光年的距離;地球、月球離開太陽並不太遙遠,還不到1.5億公里,也就是光線走8分鐘的路程,該空間不適合與“微波背景輻射”結論!

看來,“地球到太陽的空間有溫度”已經形成共識,至於溫度數值變化規律還存在爭論。

還有的網友說,爭論什麼?讓專家一槌定音不就得了。可是,該答案專家也在探究之中。

5。站在太空的某一點,能夠看到太陽照到地球的可見光“光路”嗎?

先看幾張真實的太空照片。

結論:人站在太空的某一點,看不到太陽照到地球的可見光“光路”;看到的是火紅的太陽、藍白相間(白色是雲的顏色,藍色是海洋的顏色)的地球;背景是黑色。

分析原因:太陽是光源,發出的光四面八方,正是有光線進入眼睛,所以看得見太陽;地球反射的太陽光線進入眼睛,所以看得見地球。

由於太陽射向地球的光線沿著直線傳播,而且太空中也沒有反射光線的小顆粒等雜物,那些射向地球的光線不會改變方向進入眼睛,所以,人眼看不到“光路”。

“光路”形成原因:太陽照射地球上的光線被空氣中的塵埃顆粒反射,反射光線進入人眼,所以從側面能夠看到明亮的光線。

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