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太空既然有那么多恒星,却为何依旧寒冷?

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-12-13  来源:来自互联网  作者:来自互联网  浏览次数:288
导读

如果你到目前为止对此还没什么印象的话,那么,即使是我们银河系里的小角落实际上也是非常巨大的,在110万亿公里范围内,任何方向也只有25颗恒星。 所有的这些星系和恒星充填太空,空间似乎都应该成桑拿…

最近你有没有花时间看星星呢?随便选一个晴朗的夜晚外出,去凝视广阔的宇宙,在地球上的大多数地方,你都可以看到2,000-5,000颗恒星。这些恒星会给观星者留下深刻的印象,但在恒星世界中却是沧海之一粟。

现在,考虑一下我们太阳系的恒星(太阳),和它有多热(表面温度5800开尔文,将近10000华氏度)。这颗恒星离地球大约1.5亿千米(约930万英里),听起来远的不可思议。我们知道,如果没有太阳的加温,生命是不会出现在地球上的,所以,太阳显然输出了大量热量。

宇宙里有那么多的恒星,释放的总热量是难以想象的,人们也许会认为太空是炎热的,但实际上,太空极为寒冷!这怎么可能?

星系中我们的微小角落

对于这个问题最简单的解释是,太空实在太大了,恒星的热量在传递到其他恒星前就消散至接近绝对零度。但,我们还是有趣一点,好好思考一下这个不可否认的现实。

1.5亿公里之外的太阳,每秒释放的能量相当于一万亿颗100万吨当量的炸弹。即使以宇宙中物体的最高速度——光速(约300000 km/s),太阳光仍需花8分钟才能到达地球。

如果你想等待来自比邻星的光(距我们第二近的恒星),你需要等将近4.5年!在离地球12光年的范围内,只有约25颗恒星,如果用常理看待光年的概念,可以认为1光年约等于9.5万亿公里,所以太阳离我们只有0.000016光年远。

如果你到目前为止对此还没什么印象的话,那么,即使是我们银河系里的小角落实际上也是非常巨大的,在110万亿公里范围内,任何方向也只有25颗恒星。

图:智利,阿塔卡马沙漠里的银河(图片来源:ESO/P. Horálek)

再上一个台阶来说,银河系直径为10万光年,包含1000多亿颗恒星。可能你不会相信,相比于其他遍布宇宙的星系,有些直径超过150万光年,银河系是渺小的。银河系与之最近的邻居(仙女座星系)之间的距离是250万光年。

对于最终的、令人难以置信的宇宙级规模,考虑一下这个:科学家估计,可视宇宙在任意方向沿伸460亿光年,包含了至少1000亿个星系。

很多东西,但是有更多的空间

所有的这些星系和恒星充填太空,空间似乎都应该成桑拿房了,特别是因为我们炽热的太阳只是一个中等大小的黄色矮星。有些质量比太阳大60倍的恒星,表面温度接近45000华氏度。

但实际上,可视宇宙中最寻常的温度是2.7 K(约-450华氏度)。最低的热力学温度是0 K(也就是绝对零度),意味着大部分的宇宙的温度都是接近其物理学极限的。

重要的是要理解空间本身并不像我们理解的那样“冷”,空间只是很空。如果整个宇宙是一个边长300亿光年的立方体,那么其中所有物质都可以放入边长只有1000光年的立方体中。

辐射VS.距离

在绝对真空中,温度是不存在的,因为没有分子来产生热量。然而,热量可以通过辐射(光能,包括可见光谱)传递。

当辐射从太阳释放进入太空,其辐射强度约为6400万瓦每平方米。当能量到达地球时,辐射强度仅有1370瓦美平方米了。我会帮你计算然后告诉你太阳光到达地球时的强度比原来低了47000倍。

要记住,这样巨额的能量衰减发生在0.000016光年的距离上!例如冥王星,它距离太阳约58.7亿公里,这个几乎不受太阳辐射的行星的表面温度,只比绝对零度高33度!一旦离开太阳系,几乎所有的太阳辐射都消失了!

在我们银河系中恒星之间的空间,辐射能量消散的更厉害,使星际气体和尘埃的平均温度在绝对零度以上大约10度。宇宙中的最低温度(2.7 K)是在星系和宇宙的“空白点”之间巨大的空隙中发现的。2.7开尔文是“宇宙微波背景辐射”的温度,这个辐射是宇宙大爆炸的残余,至今仍在宇宙中散播,使宇宙的温度刚好保持在绝对零度以上。

太空中的一次暑假?

正如这篇文章所说,空间不冷不热,它只是太大了,来自远处的辐射不足以使物体升温,这意味着物体中任何热量都会向外辐射,从而使其感到“冷”。如果你绕着一颗炽热的恒星低轨道运行,你一定能晒到太阳,还能度过一个安逸的假期。

然而,当你深入空间那几近无限的空虚中,到达的辐射越来越少,空间那冰冷的本性就会逐渐显现出来。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. sciabc- blue feather

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