宇宙中有無數恆星發熱,為何還是極度寒冷原因其實很簡單

宇宙中有無數恆星發熱,為何還是極度寒冷原因其實很簡單

提起夜空,必然能夠想到那夜空中閃耀的星星,如果使用天文望遠鏡隨意對準夜空中某個方向曝光幾天,一定能夠得到一張顏色豐富、看起來極度夢幻的照片。如果運氣足夠好,或許照片中還會出現朦朧的星雲。

宇宙中有無數恆星發熱,為何還是極度寒冷原因其實很簡單

擁有一點天文學知識的朋友肯定知道,照片中那些五彩繽紛的天體,基本上都是發出強光和高溫的恆星,它們發出的光到達地球,所以我們才能夠看到它們並把它們拍攝下來。

正因為恆星具有高溫強光等直觀的特性,並且我們平時看到的星空都是恆星,所以“高溫強光”成為了不少人提到宇宙的第一印象。

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事實上,宇宙中恆星的溫度確實高得令人感到恐懼。以距離我們最近的恆星太陽為例,它的表面溫度達到了6000攝氏度,內部溫度更是高達1000-3000萬度。而我們中國人比較熟悉的牛郎星(天鷹座α星),它的表面溫度在8000度以上,織女星(天琴座 α)表面溫度則能到達1萬度以上。

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可能看到以上的資料你已經覺得非常不可思議了,但是它們其實在宇宙中只能算作“普通恆星”,跟中子星超高的溫度比起來只能自嘆不如。根據科學家的觀測,中子星的表面溫度就能達到12億度,內部溫度能夠達到讓人難以想象的60億-100億度之間。

在被這些天體誇張的資料吸引的同時,想必關於宇宙的另一個事實卻被大家忽略了,那就是宇宙其實是非常寒冷的,甚至可以用極寒來形容。

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根據科學家建立的宇宙模型計算,宇宙整體的平均溫度也就比絕對零度高一點,大約為-270。4度。而有的科學家認為真正的溫度甚至比這更低。

-270。4度是一個非常低的溫度嗎?可能看到恆星動輒幾千度甚至是上億度的高溫之後,你會覺得宇宙中的溫度最起碼得在零下幾千度或者幾萬度才能叫低,但是事實上,-270。4度確實已經是極低了。

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而如果想要知道為什麼-270。4度就算極低了,就不得不提到“絕對零度”這個概念。我們都知道溫度的本質就是微觀尺度物質的活躍程度,這個活躍程度在理論上是沒有上限的,所以我們能看到上億度的高溫。

而理論上沒有上限,卻是有一個下限的,這個下限就是所有的物質全部停止運動的時候,這個時候的溫度是-273。15度,也就是“絕對零度”。

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絕對零度之所以非常有名,主要還是因為它具有“只能無限接近,不能到達”的特性。從量子層面來看,因為許多粒子並不具備靜止質量,如果某種不具備靜止質量的粒子達到了“靜止”狀態,從某種意義上來說物質可以算“消失”了。

這種矛盾的狀態相信大家都能看出來,物質溫度的降低是不可能導致物質憑空消失的,所以從這個角度來看,或許就很好理解絕對零度只能無限接近而不能實際達到的原因了。

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由此“絕對零度”只存在於理論中,是一個理論值,它並不存在於客觀世界,至少就目前對宇宙各地的觀測結果來看,宇宙中沒有任何地方的溫度達到了“絕對零度”。

知道了什麼是“絕對零度”,-270度的意義相信大家也就知道了,它雖然沒有上億度那樣讓人害怕的天文數值,但是它的極端程度並不比億萬度的高溫遜色。

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此時讓我們迴歸正題,既然宇宙中的恆星都擁有極高的溫度,並且恆星的數量數不勝數,那麼為什麼宇宙的溫度還是極低呢?

其實之所以認為宇宙中的溫度應該很高,主要是因為受到了天文望遠鏡拍攝的影象誤導,認為宇宙空間豐富多彩,充滿了許多風格各異的天體。

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但是要知道,我們平時所看到的炫麗、豐富的宇宙星空影象,實際上是那個方向上幾百億光年可觀測宇宙中所有光線的彙總,而實際上,宇宙是極為空曠的,物質密度低到令人髮指的程度。

根據科學家的計算,宇宙的密度約為10的負29次方克/立方厘米。也就是說,在宇宙每立方米的空間中,質子的數量僅僅是5。9個。更重要的是,宇宙中大部分空間實際上並不具備“溫度”這個屬性,以上的資料僅僅指的是那些具備“溫度”屬性空間的平均值。

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另一方面,因為宇宙密度極低,恆星的熱量其實並不能傳遞很遠。以太陽為例,雖然說太陽發出的光攜帶的熱量極高,但是這些光經過長途跋涉達到海王星的時候,幾乎已經沒有了溫度,所以海王星大氣層最外層的溫度才會在零下200多度,而冥王星類似的位置溫度更是低到了零下240度左右。

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要知道太陽射出的光線到達海王星需要250分鐘左右,相比整個銀河系中恆星系之間平均4光年的距離,可以說是非常非常近了。即便是如此近的距離,溫度也到達了零下200度左右,所以說宇宙平均溫度在零下270度以下,也就一點也不奇怪了。

根據科學家的推測計算,太陽系邊界奧爾特雲層的最外側,每平方米接收到的能量大約為8乘以10的負8次方瓦。而在銀河系之外的區域,由於恆星之間相距甚遠,除了大量的真空空間之外,物質更加稀疏,也就導致熱量更低。

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其實說了這麼多,完全可以拋開所有讓人頭暈的原理,用一句話來簡單解釋“為什麼宇宙中發熱的恆星如此的多,溫度卻極低”這個問題,就是因為空間太大,熱量無法輻射這麼遠,原因是不是很簡單呢?

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