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太空中的温度为零下270摄氏度,为什么空间站反而要增加散热?

时间:2024-05-15 05:58 来源:网络作者: 小七

简介:我们都知道太空中温度很低,根据测量宇宙微波背景辐射,我们可以得到宇宙的温度为2.725K,大约就是零下270.4摄氏度。 但即使是如此,在太空工作的国际空间站,却并不会担心温度过低,反而要考虑如何给空间站散热,这是为什么呢? 而且我们可能会想:太阳的表面温度高达5500摄氏度,连地球都被晒热了,那为什么日地之间还这么冷?要弄明白这个问题需要搞

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我们都知道太空中温度很低,根据测量宇宙微波背景辐射,我们可以得到宇宙的温度为2.725K,大约就是零下270.4摄氏度。

但即使是如此,在太空工作的国际空间站,却并不会担心温度过低,反而要考虑如何给空间站散热,这是为什么呢?

太空中的温度为零下270摄氏度,为什么空间站反而要增加散热?

而且我们可能会想:太阳的表面温度高达5500摄氏度,连地球都被晒热了,那为什么日地之间还这么冷?要弄明白这个问题需要搞清楚以下概念。

首先我们要从温度的本质开始说起。

从宏观上来讲,我们对温度最直观的表达就是,表示物体的冷热程度,但从科学上来讲,冷和热都是相对的,存在一定的主观性。

所以我们要从微观上来讨论。

太空中的温度为零下270摄氏度,为什么空间站反而要增加散热?

温度是由物体分子热运动而产生的,当分子热运动的程度越剧烈,物体的温度也就越高。

所以我们通常讲:温度是物体分子间平均动能的表现。

所以我们可以总结出:温度是物质的,如果没有物质的存在也就没有温度可言。

而太空是什么情况呢?通过简单的计算可以得到,宇宙的平均密度在0.9*10^-29g/cm。

换算下来大概就是:一立方米的空间内只有一个原子

由此可见,太空是多么的空旷,而单个或多个粒子是不存在在温度的,所以太空的温度才会如此的低。

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为什么太空的温度不是绝对零度?

宇宙微波背景辐射的温度来自于宇宙大爆炸,138亿年前,宇宙由一个温度极高的奇点大爆炸之后,开始迅速膨胀,温度也随之降低,现在科学家所测得的2.7k的温度,正是宇宙大爆炸后产生的余温。

太空中的温度为零下270摄氏度,为什么空间站反而要增加散热?

在绝对零度下,粒子的动能和势能都会降到了零,包括内能也为零,不与外界发生任何能量转化,包括连电子都停止了运动。

学过物理的应该都知道,粒子在永不停歇的做无规则运动,这就说明了粒子永远不会停止运动,这就意味着绝对零度只是一个理想值,现实中是无法达到的。

所以太空的温度也不可能是绝对零度。

但是仅比绝对零度高了2.7k,也足以说明太空中是非常寒冷的。

那么太阳的温度是从哪里来的?

太阳属于恒星,而恒星通常都占据所在恒星系的大部分质量,在太阳内部巨大的压力下,几乎所有的粒子的电子都会脱离原子核的束缚,成为一锅鱼龙混杂的粒子粥,我们把这种状态叫做等离子态。

有了高温高压的反应条件,再得益于量子隧穿效应的存在,氢原子核之间就会发生核聚变反应,生成氦原子核并放出巨大的能量。

太空中的温度为零下270摄氏度,为什么空间站反而要增加散热?

这个原理和氢弹爆炸是一样的,但太阳却没有一下子全炸掉,是因为当核聚变变得越来越剧烈,自身巨大的引力不足以抵抗核聚变产生的对外膨胀的压力时,由于外部压力的不足,就会间接减缓核聚变的程度。

当核聚变减缓到一定程度的时候,在自身巨大引力的作用下,又会增加太阳内部的温度和压力,如此循环,太阳会达到一个平衡状态:体积既不膨胀也不收缩。

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这才使得太阳能够不断的进行缓慢的核聚变。

据估计,太阳可以持续进行这个过程长达100亿年,而现在已经过去了46亿年。

太阳的热量又是如何传到地球上的呢?

关于热量的传递一共有三种方式,分别是热传导、热对流、热辐射。

热传导

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