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宇宙中有着数不清的恒星,为何宇宙深空却是寒冷的?

艾伯史密斯 2019-12-10 浏览294次
宇宙中有着数不清的恒星,为何宇宙深空却是寒冷的?的头图

宇宙中虽然有无数颗恒星,但是宇宙实在太广袤了,恒星之间的距离非常遥远,恒星辐射出来的热量在传播很远距离后,能量密度变得非常低,导致宇宙深空中的温度基本接近绝对零度。

在地球轨道上的人造卫星都会面临这样一个问题,就是在向阳面温度会上升到100℃,需要考虑卫星的散热;而在背阳面温度会下降到-100℃以下,需要考虑卫星的保温;一些航天器会使用复合材料,也就是我们看到卫星上金灿灿那层,这层材料在向阳面能反射大部分太阳光防止过热,在背阳面还能具有保温功能。

出现这种差异和太阳辐射有关,太阳每秒钟辐射出4x10^26J的能量,这些能量在传播很远距离之后,能量密度会变得非常低,与距离呈二次方衰减。

在太空中,热传导和热对流都不存在,热量的传递方式只有热辐射,根据热力学定律,任何物体都会向外辐射能量,同时也会接收来自其他物体的热辐射。

于是远离太阳的一定距离上,物体的向阳面会吸收太阳光能,同时也会向外辐射能量;在物体的背阳面,物体也会向外辐射能量,但是从宇宙微波辐射(2.7k)中吸收的能量非常少。

在向阳面,物体辐射能量的大小和自身温度有关,当物体辐射能量与吸收太阳能量相同时,就达到了辐射平衡;在地球轨道上,向阳面的热辐射平衡温度是100多℃,这也是人造卫星向阳面能达到的最高温度。

在冥王星轨道处,太阳辐射密度不到地球轨道处的千分之一,使得冥王星处的热辐射平衡温度低至零下100摄氏度,加上背阳面没有太阳辐射,所以冥王星表面的平均温度低至-223℃。

明白以上原理后,要知道宇宙中恒星间的距离是非常遥远的,比如距离太阳最近的恒星比邻星有4.2光年,是太阳到冥王星距离的7000多倍,在恒星之间的宇宙深空中,恒星辐射的能量密度是非常低的,所以即便有微弱的星光照耀着,温度也会变得非常低。

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发布媒体:好百科 作者:艾伯史密斯