外太空的真空是由什麼引起的呢?

2020-12-04 天文在線

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外太空的真空不是由宇宙膨脹引起的,而是由引力引起的。首先,當我們說外太空(行星和恆星大氣層外的空間)是「真空」或「空」時,我們是指外太空幾乎是空的或幾乎是一個完美的真空。實際上,即使是最遙遠的外太空也有氣體、灰塵、輻射、引力以及其他物質。沒有真正的真空空間。

如果我們試圖從一定體積中吸出所有粒子,我們仍然無法將其完全吸空。還是會有真空波動、引力和暗物質之類的很多其他的東西無法被吸出。儘管如此,與地球大氣層相比,外層空間還是非常接近空洞。這是為什麼呢?

物質的每個粒子,無論多麼微小,都會對其他物質粒子施加引力。對於像氫原子這樣的微小物質和我們在天文尺度上看到巨大的距離,引力非常弱,但不全是零。如果有足夠的時間,儘管引力很弱,引力仍會使太空中巨大的氣體雲凝結。大爆炸後不久,宇宙裡充滿了均勻的氫和氦。

幾十億年來,引力將大部分氣體原子拉進了恆星。在恆星的核熔爐內,氫和氦熔合形成重元素直到獲得鐵。更大的恆星最終消亡一顆爆炸的超新星,它創造了所有比鐵更重的天然元素,並將這些較重的元素噴射到太空中。隨著時間的推移,這些較重的元素在引力作用下凝結成小的雲塊和石塊。反之,小的雲塊和石塊在引力的作用下互相吸引,形成小行星、衛星和行星。外太空接近真空,因為過去存在的大部分物質在引力的影響下實際上已經落入了小行星、行星、月球或恆星中。

宇宙膨脹只影響星系之間的距離,並不會增加星系內物體之間的距離。你體內的原子、地球上的生物、太陽系中的行星、以及星系中的太陽系,都會受到引力和電磁力的強烈束縛而不會受到宇宙膨脹的影響。因此,宇宙膨脹無法解釋星系內空間的相對空虛。

宇宙膨脹是宇宙中兩個遙遠部分之間距離隨著時間的增加。 它是空間本身尺度變化的內在膨脹。宇宙不會「膨脹」成任何東西,也不需要存在於「外部」的空間。從技術上講,空間和空間中的物體都不會移動。相反,正是控制時空本身大小和幾何結構的度量標準在尺度上發生了變化。雖然太空中的光和物體的傳播速度不能超過光速,但這並不會限制度量本身。對於觀察者來說,似乎空間正在膨脹,除了最近的星系之外的所有星系都在向遠處消失。

在大爆炸後大約10^-32秒的膨脹時期,宇宙突然擴張,其體積增加了至少10^78倍(三個維度中每個維度的距離擴大了至少10^26倍) ),相當於將長度為1納米(10-9米,約為DNA分子寬度的一半)的物體擴張到約10.6光年(約10^17米或62萬億英裡)長。在此之後,空間繼續更加緩慢且逐漸擴大,直到大爆炸大約98億年後(40億年前),它開始逐漸快速擴張,並且仍在這樣做。

外太空不是一個完美的真空,而是一個充滿帶電粒子、單體素(如氫、氦和氧)、電磁場和偶爾出現的恆星的稀薄等離子體。外太空具有非常低的密度和壓力,在物理上最接近完美真空。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. wtamu

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