航天器环境工程论文资源网(航天器环境工程论(4)
太阳和地球之间的太空冷到不行?
有的人会觉得很奇怪,为什么太阳光是经过太空照射到地球的,为什么地球沐浴在太阳的光泽下非常的温暖,太空却依然那么的寒冷呢?
为什么太空中那么多正在“燃烧”的恒星,温度却没有丝毫的上升,永远处于绝对零度的状态呢?
温度温度是表示物体冷热的一个物理量,从微观的角度来看就是分子平均动能的一个水平,也就是说分子之间的热运动越剧烈,则温度是越高的。
那么绝对零度是一个什么样的概念呢?从热力学的角度来看,绝对零度是最低的温度,也就是温度的下限值。我们结合温度的定义就知道,当物体的分子不存在动能的时候,则为绝对零度。但绝对零度其实是一个理想的理论值,物体永远是存在势能的,也就是说温度只能无限接近绝对零度。
然而,从概念上来看,温度是没有上限值的,所以-270.15℃是宇宙大爆炸之后在空间所留下来的热辐射,值为3K,接近绝对零度。而太阳表面的温度是6000℃,太阳中心的温度则为1500万℃,中子星的表面温度为1000万℃,但是内部核聚变所需的温度高达几亿摄氏度。在宇宙中我们很有可能找到温度更高的天体,理论上来说温度是没有上限的。
那么热是如何传递的呢?为什么恒星核聚变的温度这么高却无法传递给太空呢?这涉及到了一个热传递的概念,热传递包括热传导、热对流和热辐射,主要是温差所引起的热能传递的现象。
在太空中,主要涉及到的热传递是热辐射。
所有温度高于绝对零度的物体都能够辐射电磁波,物体的温度越高,则能够辐射出的鞥能量就越大。一般来说,热辐射是通过可见光和红外线来传播的。此外,热辐射在传播的时候是不需要依靠任何介质的,所以热辐射是太空中唯一一种热传递。
真空我们知道太空是处于真空的状态,不仅没有氧气,太空中的物质密度也都非常之小,我们可以对比一下宇宙密度和地球的密度,宇宙的密度为1*10^(-28) 千克/立方米,但是地球的密度却有5507.85千克/立方米。与地球相比,宇宙可以说是空无一物。
虽然热辐射可以在真空中传播,但是太空中的粒子实在是太少了,分子也无法运动起来,所以太空就只有当初宇宙微波背景辐射留下的一点热辐射,是 2.72K。
地球的温度地球的密度比宇宙大很多,所以地球的原子和分子可以受到热辐射的影响,分子的热运动加剧,导致整个地球的温度升高。
那为什么地球的温度却不会流失,能一直保留在地球呢?这个秘密是大气层,大气层就像一层保温膜一样。
在白天的时候,太阳的短波辐射透过大气层到达地球的表面,地球内部的粒子活跃运动,温度就增加了。到晚上的时候,地表则开始向外辐射热量,这些热辐射主要以长波辐射为主,无法通过大气层,所以地表的热量丧失不会很严重。
所以地球和宇宙最大的差别就是粒子的密度,这也是导致温度存在差别的主要原因。
小结:为什么太阳光通过宇宙辐射到地球,地球变热了,宇宙却没有呢?这涉及到温度和热传递的概念。太空中只有一种热传递的形式,就是热辐射,因为它可以不经过任何介质。但是由于宇宙的密度实在是太低了,密度为1*10^(-28) 千克/立方米,也就是说粒子之间的距离非常远,热辐射无法让它们剧烈运动起来,宇宙间的粒子相当于没有动能和势能,因此是处于绝对零度的状态。
而地球上则有粒子可以接受太阳的热辐射,此外大气层还有保温的作用,能够确保地球的温度不会流失。
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投资6个亿建造的全球第一望远镜天眼?
天眼,耗时22年,总共耗资6.67亿。我国天文学家南仁东于1994年提出设想,以我国为主导,10个不同国家参与,2016年9月份完工,而天眼之父却在落成一年后(2017年9月)与世长辞。
天眼是500米口径的球面射电望远镜,坐落于贵州平塘县,依天然的喀斯特洼地之势而建。作为地球上最“明亮”的眼睛,肩负着人类探索宇宙几项至高的使命,其中包括了搜寻外星生命。天眼不仅仅是的骄傲,也是人类的骄傲。
天眼的重要性此前的天文学是非常薄弱的,我们从古就说“上知天文”,意味着天文需要“抬头”观测,而观测的远近、精准度都非常依赖望远镜,叫得上名的伟大天文学家都与望远镜脱离不了联系。
实验派的鼻祖——伽利略,也是望远镜的发明者,他对宇宙的直观了解是当代人无法企及的,因为他看得比别人远。
文章来源:《航天器环境工程》 网址: http://www.htqhjgc.cn/zonghexinwen/2022/1212/623.html
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