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地球是一个适合生命生存的星球 , 其宜居性主要来源于温度 。 我们每天都要接收来自太阳的辐射能量 , 也会向外太空辐射出多余的热量 , 正是这种能量平衡 , 使地球的平均温度处于一个非常舒适的温度 。
宇宙中有无数个像太阳这样的恒星 , 它们依靠核聚变释放出能量 , 为整个宇宙加温 。 在这些恒星的内部 , 温度可以达到1500万开尔文 , 其表面温度也有5800开尔文 。 但是 , 尽管有那么多恒星在辐射热量 , 整个宇宙却是非常寒冷的 , 它的温度可以低达2.7开尔文 。 为什么太空会如此寒冷呢?
在物理学中 , 温度其实是分子的平均动能 。 分子无规则运动的速度越快 , 在一定时间内撞击我们的次数也就越多 , 传递的能量也就越大 , 此时我们就会感觉到温度越高 。 同时 , 增加分子数也能提高温度 , 因为撞击我们的分子个数变多了 。
在宇宙空间中 , 存在着许多气体和尘埃 。 太阳光线只加热其路径上的气体或尘埃 , 另一部分未受恒星热辐射的物质会变得非常寒冷 。 即使是离太阳最近的水星 , 在它未接受阳光照射的那一面 , 它的温度也会达到零下178摄氏度 。 在太阳系中 , 科学家测量到的最低温度在月亮的陨石坑中 , 那里照射不到阳光 , 温度达到了零下240摄氏度 。
如果我们走出太阳系 , 往更深的宇宙空间中去 , 我们会发现那里更寒冷了 。 在那些地方 , 气体和尘埃粒子之间的距离大大增加了 , 限制了传递热量的能力 , 它们之间只能以热辐射的传递热量 。 越深入星际空间 , 粒子越来越稀疏 , 此时用分子平均动能来表示温度已经没有意义了 。 我们只能测量宇宙之间的热辐射来确定它的温度 , 而宇宙背景辐射就是重要来源 。
宇宙背景辐射是宇宙大爆炸留下的遗迹 。 在早期 , 宇宙的能量是非常高的 , 这时候宇宙呈现出不透明的样子 , 因为光会和电离出的电子相互作用 , 无法向外传播 。 等温度降下去之后 , 电子被束缚到原子之中 , 这时候这些光才得以传播 。
不过 , 由于宇宙空间的膨胀 , 这些光发生了红移 , 波长都被拉长了 , 光子的能量也降低了 。 科学家根据卫星测得的宇宙微波背景数据 , 算出它们的温度处于2.7开尔文 , 基本上接近于绝对零度 。
【宇宙中有那么多恒星放出热量,为什么宇宙还是那么寒冷?】因此 , 宇航员的宇航服除了防辐射和加压功能之外 , 它还有一个很重要的功能 , 那就是保温 。 如果没有这层防护 , 那么宇航员在空间中很容易就会失温 。
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