根據能量守恆,太陽的熱量都到哪去了?為何太空還是冷冰冰的?

2021-01-07 love科學醬

地球上的植物要生長離不開光合作用,人和其他動物同樣離不開太陽,沒有太陽光照射,地球就會陷入無邊的黑暗中,不到一周地球就會由於失去太陽的熱量進入冰河世紀,不到一個月就足以將這顆星球99%以上的生物滅絕。

人類和其他物種能夠有幸生活在地球,離不開太陽對地球的熱量傳遞,而據計算,這個熱量只相當於太陽往外輻射能量的二十二億分之一。既然太陽能溫暖地球,為何太空中還是冷冰冰的,根據能量守恆定律,能量不會無故消失,也不會無故產生,那麼太陽產生的往外輻射的能量都到哪去了呢?

太陽是一個由71%的氫元素、27%氦元素以及2%其他物質組成的氣態恆星,其內部無時無刻在發生氫的核聚變反應,每秒就要消耗將近幾百萬噸的氫,根據質能方程E=mc^2,即使是1千克物質轉換為能量,也將獲得相當於大約2000萬噸的TNT的能量,更別說幾百萬噸的氫了。

也就是說,太陽內部發生氫核聚變反應是太陽巨大能量的來源。根據測量,太陽表面溫度大約是6000℃左右,說明能量在產生的同時還在往外輻射,不然,太陽的能量會一直使表面上升。那麼除了地球以外,為何太空沒有被太陽加熱,還是冷冰冰的呢?

我們先來弄清楚為何地球可以被太陽加熱。太陽由於內部核聚變產生了大量的熱,要想這些熱量到達地球就必須有一個媒介幫助或者說承載它們到達地球。我們知道電流可以在金屬或者水裡傳播,金屬或水就是媒介,而聲音是通過空氣媒介傳播,那麼熱量的媒介是什麼呢?

物理學上認為,熱量的傳遞有三種方式:熱傳導、熱對流以及熱輻射。熱傳導必須二者接觸,能量從高溫物體向低溫傳遞,我們冬天喝熱水感覺溫暖就是這個道理。熱對流則是通過氣體之間的流動來實現熱量的傳遞,但是我們知道太空中沒有氣體,難以實現熱對流。因此只有最後一種方式:熱輻射

熱輻射大家可能不太理解,但一說可見光,紫外線和紅外線大家就清楚了,太陽的熱量就是以這些為媒介,以光速向地球傳遞,到達地球時雖然只剩最初的二十二億分之一,但足以溫暖地球,滋潤萬物。

有了能量,還必須要能夠吸收,不然給你再多的能量也是白費。而地球上許多物質都可以吸收來自太陽的能量,比如植物利用太陽的能量進行光合作用,人和動物皮膚吸收太陽的能量進行骨骼發育,甚至大氣中的氣體也可以吸收來自太陽的輻射。正是由於這些原因,地球才能成為一個適宜人類居住的溫暖家園。

最後我們再來說說太陽的其他能量哪去了。很明顯太陽的能量並不能加熱太空,雖然太空中也有熱輻射,但是太空中空無一物,沒有像地球一樣的大氣和能夠吸收熱輻射的物體,熱量難以保存,所以宇宙看起來總是那麼冷冰冰的。那麼太陽的其他能量最終的歸宿如何呢?

目前的科學手段還難以追蹤地球以外的太陽能量以及其他恆星發出的能量究竟轉換為何物,但最近的研究發現宇宙在不斷膨脹並且各個方向的速度不一樣,說明爆炸後宇宙在膨脹過程中某一方向被加速或減速,這些都是需要能量參與的,那麼這是否就是真相呢?

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    而正是因為這種高溫,太陽才能在離地球1.5億公裡遠的地方,給地球帶來溫度,地球有溫度就能產生生命,使生命得以繼續生存下去,說到這裡,也許許多人會問,太陽的「熱量」是否能夠在1.5億公裡的宇宙空間內傳送到地球上,但為什麼太陽到地球的宇宙空間還這麼寒冷呢?
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    根據數據顯示有4000億顆。而說起恆星我們想到的是什麼?太陽。那麼在這4000億顆恆星當中,是否存在一顆恆星可以取代太陽的位置?回答是沒有。太陽和我們每一個人一樣,是獨一無二的。太陽,對於地球來說,是必不可缺的元素。如果沒有太陽提供適宜的溫度與熱量,恐怕地球就會和如今的各樣行星一般,沒有陽光,沒有水源,沒有熱量,沒有生命。
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    為何太陽光在太空中是冷的,照到地球上是熱的?我們熟知的太陽溫度是足以將任何生物直接燃成灰燼的,那為什麼太陽光在太空中是冷的,照到地球上卻又是熱的呢?雖然地球不同地方的溫度在不同的時間會有很大的不同,但大部分都相對溫暖,適合人類生存,但太空卻完全不同。它的大部分地方都很冷,同樣的熱量由太陽提供,為什麼溫度如此不同?首先,我們來看看溫度的產生。一般來說,運動越劇烈,釋放的熱量就越多。所以像太陽這樣的恆星通過移動粒子來產生能量。
  • 太陽表面溫度高達6500度,為何外太空還是冷的?
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