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2024年12月22日，太阳表面接近6000度，地球都晒热了，为何太空却接近绝对零度？原创2020-06-16 14:43·路平说太阳是太阳系绝对的主宰，它的质量占据太阳系总质量99.86%以上。太阳的核聚变反应使得太阳的温度极高，太阳的表面温度高达6000度，内核温度高达1500万度。地球能量的主要来源就是太阳辐射，这就是依靠太阳的核聚变反应所产生的。可问题来了，为什么地球可以被太阳晒热了，可为什么太空的温度却接近绝对零度？太阳核聚变要知道质量越大，引力就越大。由于太阳的质量十分巨大，因此，太阳的引力巨大，这就导致太阳内核被挤压得很严重，温度飙升。太阳的内核物质在高温的状态下，呈现出了等离子态，这是有别于我们日常见到的三态。等离子态的特点在于没有完整的原子结构，这是因为电子获得足够大的能量，摆脱了原子核的束缚。因此，太阳内核是原子核、电子、光子等粒子混合的状态。要知道构成太阳的主要物质是氢元素和氦原子核，因此，太阳内核的原子核主要是氢原子核和氦原子核。照理说，氢原子核是带正电的，同宗电荷相排斥。因此，氢原子核之间存在着静电斥力，不容易发生核聚变反应。如果要强行让氢原子核发生反应，就需要输入足够大的能量。但是太阳的内核温度不足以提供足够的能量。具体来说就是：太阳内核的温度只有1500万度，而氢原子核的核聚变反应的最低门槛达到了1亿度。因此，从宏观的角度来看，太阳内核是不应该发生氢原子核的核聚变反应。不过，在微观世界中存在着一个效应，它叫做：量子隧穿效应。所谓量子隧穿效应是说，原本需要输入能量才能促发的反应，在微观世界中也有一定的概率会发生，只不过概率极其低。就像上文说到的，太阳是太阳系的主宰，内部的粒子数量极其巨大。因此，再小的概率，也可能发生。因此，在弱力的配合下，太阳内核可以发生核聚变反应，只不过反应的速率会相对缓慢，并且持续很久，而不是像同样是氢原子核反应的氢弹那样，一下子全炸的。太阳核聚变反应的过程中，4个氢原子核经过三个阶段的反应，在弱力的作用下，最终生成一个氦-4原子核，并伴随着3个光子和2个中微子的产生。由于太阳内核呈现等离子态，而光子是参与到电磁相互作用当中的。因此，光子并不能够直接从太阳内核冲到太阳表面，而是会跌跌撞撞地向外挤。据科学家统计，光子从太阳内核到太阳表面平均需要14万年的时间。到达太阳表面后，光子就会奔向星辰大海里，其中只有极其少的一部分会冲向地球。这部分光子就是地球的主要能量来源。如果我们把太阳辐射这件事情用钱来作比喻，那就相当于太阳每秒向太空抛出70万亿，而辐射到地球上还不到3万。即便是如此，地球朝向太阳的一面也会因为太阳的辐射而温度升高。也就是说，这部分太阳辐射有相当一部分转化为了热，提升了地球的温度。可问题是，地球可以被太阳晒热了，为什么太阳周围的宇宙空间为什么还是绝对零度呢？温度的本质这其实就需要对“热”的有个深刻的理解。首先，热和温度是两码事，温度是物质冷热程度的物理量。其次，如果我们从微观视角来看温度这件事，我们就发现，温度的本质其实是粒子的热运动的剧烈程度。这应该如何理解呢？我们知道，万物都是由粒子构成的。但实际上，粒子并不是整整齐齐地排列在一起的，它们其实是会“动”的，而且是无规则的运动。可问题是，我们没有办法一个个去描述粒子，而且构成物质的粒子数量巨大。因此，科学家是用统计的方法来描述粒子的整体。科学家发现，当粒子整体运动得特别剧烈时，温度就越高；反之，温度就越低。这种描述就带来一个问题，它是建立在大规模的统计学之上的。意思是说，这个结论要成立，那就需要有足够多的粒子数。地球是一个物质密度很高的天体，粒子数足够多。所以，当接收到太阳辐射时，粒子热运动就会变得剧烈，温度就会升高。然而，太空是真的很空旷，据科学家观测结合理论计算，他们发现地球的平均密度大概是一个立方米不到一个氢原子的水平，数量可以说是极其少。因此，太空是很难反映出温度。即便是太阳辐射通过时，也不会给太空增加温度。总结地球会升温和太空不会升温，本质上相差的是物质密度的差异，前者物质密度高，粒子数高，可以反映出温度的效应，后者物质密度极其低，几乎没有粒子，很难反映出温度的效应。
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学术指导：河南省文物考古研究院、开封市文物考古研究院
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