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喜剧西西|太阳表面温度高达6500度，为何外太空仍是冷的？


太阳是我们太阳系绝对的核心 ， 占据了太阳系总质量的99.86% ， 依赖着强盛的引力吸引着系内各大行星、卫星和星际物质 ， 有规律地围绕着它运行 。 在一个恒星系统中 ， 所有能量的产生和传输 ， 从根源上看几乎全部来自恒星的贡献 。 好比我们地球上所有的自然资源、能源以及各种生物 ， 都必需依赖于太阳光线的照射 ， 否则也就没有目前的大千世界 。 即使地球只接收到太阳总辐射量的22亿分之一 ， 对于我们来说也够用了 。
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大家在看一些关于太空探索的纪录片或者其它影像资料时 ， 对于太空的广袤和微重力环境肯定印象十分深刻 ， 同时也应该会对太空中的温度差异感到些许迷惑 ， 好比太空飞船面向太阳的一面温度可以达到100多摄氏度 ， 而背向阳光的一面又低至零下100多度 。 不但如此 ， 科学家们通过在宇宙空间中探测到的宇宙大爆炸后“残余”电磁辐射信息 ， 也就是宇宙微波背景辐射 ， 发现宇宙的背景温度与绝对温标2.725K的黑体辐射相同 ， 说明宇宙的背景温度仅有2.7K左右的水平 ， 即零下270摄氏度 ， 这么低的温度绝对超出我们的想象 。 那么 ， 既然宇宙中有那么多的恒星 ， 可以辐射出那么多的能量 ， 为何太空中的温度还这么低呢？
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要解释这个题目 ， 得首先搞清楚温度到底代表的是什么 。 温度从我们认知和易于感知的角度来看 ， 就是代表的物体冷热程度 ， 而从分子热力学的角度来看 ， 温度表达的是组成物体微观粒子运动的剧烈程度 。 世间所有的物体 ， 都是由分子或者原子等众多微观粒子所组成 ， 而且这些微观粒子每时每刻都在做着无规则的热运动 。 假如我们将物体所在系统的温度晋升 ， 则物体中微观粒子的运动速率就越剧烈；反过来 ， 当物体微观粒子的热运动越剧烈 ， 也会使系统温度晋升 。
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从以上关于温度的本质 ， 我们可以看出 ， 温度是物体所携带能量多少的一个衡量标量 ， 是人为定义的数值 ， 其实质是组成微观粒子热运动的外在表现 ， 是依赖于物质为载体表现出的一种客观存在 。 离开了物质 ， 就谈不上能量 ， 更谈不上温度了 ， 这一点很重要 。
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温度无论是从高到低 ， 仍是从低到高 ， 只是发生了相应的变化 ， 反映出物体内部的不同部位、或者不同的物体之间发生了能量的传递 ， 接收能量的一方物体微观粒子内能增加 ， 热运动变得剧烈 ， 整体温度就会晋升 ， 反之开释能量的一方在没有足够的能量增补时整体温度会降低 。
宇宙中热量的传递有三种方式 ， 即热传导、热对流和热辐射 ， 其中热传导和热对流都需要一定的介质作为载体 ， 好比热传导多以金属等导热性能好的固体为介质 ， 热对流主要以气体和液体等流动性能好的物质作为介质 ， 以这些介质组成的分子或者原子间能量的互相传递为主要传输途径 。 而热辐射是一种非常特殊的热量传递方式 ， 它不需要任何介质 ， 即使在真空中也可以实现能量的传递 ， 它不需要介质的原因 ， 主要是因为这种热量的传递 ， 是以电磁波的形式进行的 ， 宇宙中的物体无论温度高低 ， 都有将本身所具有的内能转化为电磁波能量的能力 。 物体热辐射能力的大小又与本身的温度、开释电磁波的波长有关 ， 而且具有强烈的方向性 。
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我们在地球上能够接收到太阳光的辐射能量 ， 主要得益于太阳光这种电磁波在宇宙空间中的热辐射传递过程 ， 在从太阳到地球的过程中因为物质密度极其淡薄 ， 所以能量的损耗很小 。 而在到达地球大气层之后 ， 物质密度一下子升高许多倍 ， 无论是大气层中的气体分子仍是照射到地表上的岩石、泥土 ， 仍是水流、生物 ， 电磁波在接触到这些物质之后 ， 光线就会产生不同程度地被吸收或者被反射现象 ， 即所携带的能量相应转移成物质的分子内能 ， 从而物体的温度就会晋升 。


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