審核:小文
你能想像得到,假如有一天,我們頭頂上的這一顆耀眼的太陽消失不見了,將會是怎樣的一番風景?沒有了太陽,地球將變得灰沉沉一片,沒有了絢麗多彩的風景,更不會有像現在如此溫暖的溫度,所以太陽對於我們地球而言是非常重要的。
我們地球與太陽的距離大約是1.5億千米,在這一中間的溫度居然是非常寒冷的,要知道太陽表面的溫度就高達5500K了,為什麼會出現這樣的現象呢?其背後的原因究竟是什麼?
如何定義溫度這個詞呢?在熱力學中的溫度定義是物體微觀粒子的運動劇烈程度,這也就是說要有溫度,就需要一個載體,而這個載體是沒有限制的,可以是任意一個東西。
1827年,一名英國植物學家家R. 布朗在觀測花粉顆粒在水溶液中作不停的無規律運動,他發現其他懸浮的液體中的顆粒是不斷運動的;1877年,J.德耳索首先指出布朗運動是顆粒受到液體分子碰撞的不平衡力所致;1904年,法國科學家H.潘卡雷認為這是液體分子無規律熱運動表現。
由此可以看出,微觀粒子的運動是與溫度有關係的。假設一個物體的最小粒子的質量是m,以速度v運動,那麼其表現的溫度是:T為絕對溫標,K為玻爾茲曼常數,那麼而質量知道了m和運動速度v,最終將可以求得這個物體表現出來的溫度。
我們所熟知的普朗克溫度就是這麼來的,mp普朗克質量為:2.176 51(13) × 10^-8千克,它是粒子的康普頓波長與其史瓦西半徑相比擬時的質量,即微觀粒子質量的上限。
因此,普朗克溫度的本質極有可能是最大微觀粒子在光速運動時所表現出來的溫度。但是以我們所熟知的粒子中沒有這麼大質量的,也沒有達到光速運動的微觀粒子運動,所以說,我們人類根本不可能達到這個溫度。但是宇宙大爆炸時的溫度就達到了,此後就一路下滑,一直到現在的微波背景輻射2.73k。
那麼太陽與地球之間的宇宙空間,其溫度載體是什麼呢?
宇宙真的空無一物嗎,當然不是,但也不是隨處都是物質,如太陽與地球之間的太空,以我們的角度看是沒有任何東西的,但是它每立方釐米的原子數量是數十個,甚至比比星星雲密度的0.3個立方釐米還要高一些,即使如此,也不足以承載溫度。
因此,就算我們用溫度來定義這片區域,因為粒子實在太少了,所以太空中如此寒冷也不是不能夠理解的。但是寒冷的感覺是從何而來呢?
一般而言,我們會感到寒冷是因為身體的熱量正以某一種途徑快速消失了,如遊泳完後,上岸一陣風吹來我們會感到冷,是因為我們身上的水分被風蒸髮帶走了大量的熱;又或者是冬天,外界的溫度太低,我們身體的熱量抵消不了,這樣我們就會感到寒冷了。
假如我們掉進太空了,那麼太空是真空的存在,所以沒有風,沒有空氣,更沒有介質的傳導,只有一種輻射降低體溫,因此,就算我們真的掉進太空了,也不會感到寒冷的。