不出意外的話，今年又是“歷史最熱一年”。目前消息顯示，七月份高溫正在席卷整個(gè)歐洲，在7月下旬，南歐熱浪將會(huì)變得更加嚴(yán)重。意大利羅馬每天的室外溫度都在40℃以上。
太陽(yáng)隔著地球1.5億公里都能把地球曬熱，它的溫度該有多高？它的溫度從何而來(lái)？為何離地球更近的太空反而卻接近零度？
太陽(yáng)是我們太陽(yáng)系的中心星體，它以其巨大的質(zhì)量和高溫而聞名。其表面溫度約為6000℃，這還只是太陽(yáng)溫度最低的部分。而太陽(yáng)溫度最高的核心能達(dá)到恐怖的1500萬(wàn)℃。這種極致的高溫下，別說(shuō)把人丟進(jìn)去，就是把地球丟進(jìn)去恐怕也是瞬間蒸發(fā)。這種高溫是如何形成的呢？難道太陽(yáng)的核心是個(gè)火爐子？
這個(gè)說(shuō)法倒也不算錯(cuò)，太陽(yáng)的能量就來(lái)源于其內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。核聚變通常涉及氫同位素，特別是氘（氫的重同位素）和氚（氫的超重同位素）。在高溫和高壓條件下，這些氫同位素的原子核會(huì)發(fā)生碰撞并融合在一起，形成一個(gè)氦原子核，并釋放出巨大的能量。
在太陽(yáng)的核心，氫原子核就在以極高的溫度和壓力相互碰撞并融合成氦原子核。這個(gè)過(guò)程中會(huì)釋放出巨大的能量，稱(chēng)為核聚變能。根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，質(zhì)量和能量之間存在等價(jià)關(guān)系，所以核聚變過(guò)程中的微小質(zhì)量損失會(huì)轉(zhuǎn)化為巨大的能量輸出。
太陽(yáng)內(nèi)部的高溫就是由引力壓縮和核聚變反應(yīng)維持的。太陽(yáng)的質(zhì)量非常龐大，引力使得太陽(yáng)內(nèi)部的物質(zhì)被壓縮到極高的密度和溫度。在太陽(yáng)的核心，溫度和壓力達(dá)到足夠高的水平，以使得氫原子核能夠克服庫(kù)侖斥力并發(fā)生聚變。這種聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量通過(guò)輻射和對(duì)流傳輸?shù)教?yáng)的外部。
太陽(yáng)的溫度分布呈現(xiàn)出一種特殊的結(jié)構(gòu)。從內(nèi)核向外層延伸，溫度逐漸升高。太陽(yáng)的表面稱(chēng)為光球，其溫度約為6000℃。光球上方是太陽(yáng)的大氣層，包括色球、日冕和日風(fēng)。在這些大氣層中，溫度急劇上升，達(dá)到數(shù)百萬(wàn)至數(shù)千萬(wàn)℃。這種異常升高的溫度是由于太陽(yáng)大氣層中的復(fù)雜物理過(guò)程，如磁場(chǎng)重連和波動(dòng)加熱等所致。
科學(xué)家使用各種儀器和技術(shù)來(lái)測(cè)量太陽(yáng)的溫度，包括光譜分析、X射線觀測(cè)和太陽(yáng)探測(cè)器等。這些觀測(cè)數(shù)據(jù)與理論模型相吻合，并提供了對(duì)太陽(yáng)內(nèi)部和大氣層溫度分布的詳細(xì)數(shù)據(jù)。據(jù)分析，太陽(yáng)內(nèi)部的氫元素還能使用50億年，這讓人類(lèi)暫時(shí)不用對(duì)溫度方面擔(dān)憂(yōu)。
我們都知道，在太陽(yáng)系中，距離太陽(yáng)越近的巖石星球往往溫度就越高。水星是太陽(yáng)系中距離太陽(yáng)最近的行星，它的平均距離為0.39天文單位（AU）。由于其距離太陽(yáng)非常近，D面的溫度非常高，日間表面溫度可以達(dá)到約430℃，而夜間表面溫度則可以降至約-180℃左右。木星和土星是太陽(yáng)系中距離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的大型行星，它們的平均距離分別為5.2 AU和9.5 AU。由于其距離太陽(yáng)非常遠(yuǎn)，它們表面的溫度非常低，分別約為-145℃和-178℃。
地球距離太陽(yáng)是標(biāo)準(zhǔn)的1AU，因此平均表面溫度約為15℃，部分地區(qū)如赤道附近往往會(huì)突破30℃以上。如此看來(lái)，太陽(yáng)的光熱既然能發(fā)散到其他星球，那么為何它經(jīng)過(guò)的太空卻接近絕對(duì)零度呢（零下273.15℃）？
首先，我們需要了解溫度是如何定義的。溫度是物體內(nèi)部分子或原子的平均動(dòng)能的度量。在高溫下，分子或原子具有更高的平均動(dòng)能，而在低溫下則相反。太陽(yáng)表面的高溫是由于核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的巨大能量釋放所致。這種高溫使太陽(yáng)表面成為一個(gè)巨大的等離子體區(qū)域，充滿(mǎn)了高能粒子和電磁輻射。
然而，當(dāng)我們遠(yuǎn)離太陽(yáng)進(jìn)入太空時(shí)，情況發(fā)生了變化。太空是一個(gè)極度稀薄的環(huán)境，幾乎沒(méi)有氣體或其他物質(zhì)存在。這意味著在太空中，熱量無(wú)法通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鞯姆绞絺鬟f，只能通過(guò)輻射傳播。輻射是一種以電磁波的形式傳播的能量，它可以從高溫物體向低溫物體傳遞能量。
在地球上，我們經(jīng)常感受到來(lái)自太陽(yáng)的輻射熱量。太陽(yáng)輻射的大部分能量以可見(jiàn)光和紅外線的形式到達(dá)地球表面，被吸收后轉(zhuǎn)化為熱能。這就是為什么地球會(huì)變得溫暖的原因。然而，在太空中，沒(méi)有足夠的物質(zhì)來(lái)吸收太陽(yáng)輻射的能量。太空中的分子和原子非常稀疏，幾乎沒(méi)有與之相互作用的物質(zhì)。因此，太空中的輻射能量很難被吸收，導(dǎo)致太空的溫度非常低。
但并非絕對(duì)零度，因?yàn)樘罩械臏囟冗€受到宇宙微波背景輻射的影響。宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸后剩余的輻射能量，它在整個(gè)宇宙中均勻分布。除了宇宙微波背景輻射，太空中的溫度還受到其他因素的影響。例如，太空中存在微弱的星際介質(zhì)，其中包含一些氣體和塵埃顆粒。盡管這些物質(zhì)非常稀薄，但它們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^(guò)吸收和散射來(lái)影響太空中的輻射能量傳播。這些微弱的相互作用會(huì)導(dǎo)致太空中的溫度略微升高，但仍然遠(yuǎn)低于地球表面的溫度。
此外，太空中的溫度還受到宇宙射線的影響。宇宙射線是來(lái)自宇宙中高能粒子的輻射，包括來(lái)自太陽(yáng)和其他恒星的帶電粒子以及來(lái)自宇宙射線源的高能粒子。這些宇宙射線在太空中穿過(guò)物質(zhì)時(shí)會(huì)與之相互作用，并釋放出能量。這種相互作用會(huì)導(dǎo)致太空中的微弱加熱效應(yīng)，但由于太空的稀薄性質(zhì)，其影響非常有限。因此綜合下來(lái)，太空中的溫度并不高，甚至可以說(shuō)是接近零度。
與太空環(huán)境不同，地球上存在著豐富物質(zhì)，分子和原子運(yùn)動(dòng)十分頻繁，因此可以吸收太陽(yáng)輻射的能量。然而光這樣還不夠，地球溫暖的氣候主要得益于大氣層的作用。
地球的大氣層由氮?dú)狻⒀鯕?、二氧化碳、甲烷等氣體組成，這些氣體能夠吸收來(lái)自太陽(yáng)的大部分輻射，從而減少了地球表面的熱量輸入。同時(shí)，這些氣體還能夠保持地球表面的熱量，使得地球表面的溫度不至于過(guò)低，從而創(chuàng)造出了適宜生命生存的環(huán)境。
此外，地球的大氣層還能夠形成對(duì)流層和平流層等大氣環(huán)流，從而實(shí)現(xiàn)了地球內(nèi)部熱量的均衡分布。這些環(huán)流可以將熱量從赤道地區(qū)傳輸?shù)綐O地地區(qū)，從而形成了不同的氣候帶和季節(jié)變化。
相比之下，其他行星由于缺乏像地球一樣的大氣層保護(hù)，其表面溫度波動(dòng)幅度較大，不適宜生命的存在。例如，水星由于沒(méi)有大氣層保護(hù)，其白天表面溫度可以達(dá)到430℃以上，而夜晚則會(huì)降至-170℃以下。金星的大氣層厚度很大，表面溫度高達(dá)470℃以上，使得其地表無(wú)法維持液態(tài)水存在?；鹦堑拇髿鈱雍鼙?，表面溫度波動(dòng)范圍較大，既有-143℃的極端低溫，也有20℃左右的較高溫度。因此，可以說(shuō)地球的大氣層保護(hù)才是生命得以存續(xù)的重要條件。
地球和太空的溫度差異，本質(zhì)上是物質(zhì)密度的差異。溫度是物體內(nèi)部粒子的平均動(dòng)能的度量，在高溫下，粒子具有更高的平均動(dòng)能，而在低溫下則相反。這也是為什么溫度幾乎無(wú)上限，卻有個(gè)下限--絕對(duì)零度，那就是沒(méi)有粒子運(yùn)動(dòng)了。
然而地球適宜的溫度也并非僅靠距離形成，大氣才是調(diào)解氣候的最大功臣。太陽(yáng)系中的其他星球因?yàn)闆](méi)有大氣或者大氣厚度不合適，導(dǎo)致生命難以生存誕生。盡管我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了不少類(lèi)地行星，或者說(shuō)“第二地球”，但短期內(nèi)人類(lèi)還無(wú)法進(jìn)行太陽(yáng)系外的星際航行。因此真正的家園實(shí)際上只有地球，這也提醒我們要珍惜地球這個(gè)寶貴的家園，保護(hù)環(huán)境，共同建設(shè)一個(gè)美好的未來(lái)。
聯(lián)系客服
