众所周知,太阳的温度高达6000℃。
有人便有疑问了,太阳的温度明明如此的高,为什么它周围的宇宙空间却接近绝对零度?
对于这个问题我们不妨进行个思想实验:
我们假设,手上有一个不被摧毁的温度计。
我们把这个温度计放在太阳周围的宇宙空间,测得的温度会是多少?
这是太阳温度分布:
光球层:约6000K,也即我们通常理解的太阳表面。色球层下部:约4100K色球层上部:4100~2万K过渡层:2万K~100万K日冕:100万K~2000万K,引力、扩散力、离心力的综合作用,高温等离子体向太阳赤道蔓延形成。
日冕距离太阳表面15~20个太阳半径。所含粒子浓度达到10^15/m3。
所以,我们这个思想实验,必须远离日冕足够远。
因为距离日冕不够远的话,日冕的粒子就会加热温度计,让我们测出很高的温度。
其实,提问者疑惑的的,太阳周围宇宙空间温度接近绝对零度,在太阳近轨,都是不存在的。
当然,如果对于空旷的太阳系来说,这个周围空间指的是地球甚至更远轨道这样的尺度,还是存在的。
也就是说,只有是第二种情况时,提问者的疑惑在存在。
所以,就第二种情况,我们继续来进行这个思想实验:
太阳辐射出来的光,其实就是一个不断膨大的光球。
光球上的辐射密度,是随着半径的增长,成平方衰减的。
我们假设,我们温度计测的地点,就在地球和太阳距离的正中间。
也就是差不多100个半径的位置。
比较反常识的是,日地距离相当于200多个太阳半径。地球看太阳,大约相当于你看20公里外一个100多米大「30多层楼」的火球。
真实的太阳系天体比例
然而考虑到真实比例的距离后,却是如下夸张的尺度:
当太阳为1米的球体时,远距离已经看不清楚,而地球却在画面的边缘
那大家告诉我,当我们这个温度计恰好在太阳和地球正中间时,测得的温度是多少呢?
3000K?
0K?
其实都不是。
注意的是,我们这个理想的温度计,必须不受太阳辐射的影响。
要么太阳辐射完全穿过,要么被完全反射。
如果相反,我们预设的温度计是一个完全的黑体,能够完全吸收太阳辐射出来的能量。即便在地球轨道,测出来的温度,也高达80~120℃(具体看温度计的形状)。
因为哪怕地球这么远的距离,每平米太阳光的功率也高达1367W,相当于普通家用电磁炉的功率。
根据辐射定律B=σT^4,可知温度和热辐射密度是四次方关系。
而半径和面积是平方关系,面积和热辐射密度一次正相关。
太阳表面温度6000K,此时我们所处的位置,远至100个太阳半径时,太阳光的辐射密度会衰减为太阳表面的1/100^2。
所以,一个完全吸收辐射能量的黑体,表面温度为:
也就是说,即便那个不存在的黑体温度计,实际测得的温度也只有600K左右,而不是3000K。
那我们用一个完全不吸收太阳辐射的温度计,测得的温度又是多呢?
是0K左右吗?
其实也不是。
为什么测得的温度并不是0K呢?
因为太空不空(字面意义上的,而不是说量子涨落),即便是我们地球轨道附近的“真空”也是存在粒子的。
地球外太空的星际物质,大约每立方厘米5个粒子。
相对来说,人类制造的「真空」,每立方厘米的粒子,多达32000个。
即便太阳系之外的空间,也并不空。
我们的太阳系正在进入30光年的本星际云。
本星际云的粒子浓度为每立方厘米0.26个。
哪怕我们300光年范围内的本星系泡:
也有每立方厘米0.1个粒子。
放之整个银河系,同样不存在真的真空。
所以测出来的温度,不可能是绝对零度。
当完全不吸收太阳辐射时,地球外空间测得的温度大约是3K左右。
地球外太空的温度,其实也有太阳风的贡献。
如果我们只考虑太阳风的话,在100个太阳半径附近,测得的温度也仅仅只有接近10K左右。
总的来说,温度的本质是分子热运动。
受限于太阳风、太空粒子密度,所以太空的温度才接近绝对零度。
虽然太阳的能量很高,但主要是通过光子辐射到外太空。
只要光子不和你作用,温度自然不会受到太阳热辐射的影响。
其实太阳上没有温度,因为没有氧气,它只是一种辐射,进入了地球大气层对氧气转化为阳光温度,个人观点
宇宙空间太大,而太阳离我们又太远,热量在空间消耗了。
也有专家说太阳表面温度才26度
真空没有物质吸收能量
温度=物体运动, 没有物质就没有温度,也就是绝对零度
以后这种低智商的科普少发,净整些两岁儿科的,要整就整三岁的