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为什么太阳这么热而宇宙这么冷?

www.tersif.com2019-08-12

  作者:DonavynCoffey

为什么宇宙在阳光下如此寒冷?这个问题很棒。与我们的星球不同,太阳系中的温度实际上非常极端。太阳是一种气体和火,其核心约为1482万摄氏度,表面约为5538摄氏度。与此同时,宇宙背景温度 - 一旦你远离地球的温和大气层,宇宙的温度将在-270.5摄氏度左右。怎么会这样?

热量作为辐射在宇宙中传播,红外能量从较热的物体迁移到较冷的物体。辐射波激发它们接触的分子并加热它们。这就是热量从太阳传播到地球的方式,但问题是辐射只能直接加热分子和物质的路径,其他一切都保持冷却。据美国宇航局称,水星的夜间温度可能比白天接触辐射的温度低约538摄氏度。

相比之下,即使你在阴凉处 - 即使在某些季节,在黑暗中,你周围的空气也会保持温暖,因为热量通过三种方式传递,而不仅仅是通过我们的美丽蓝色星球的方式:传导,对流和辐射。当太阳的辐射撞击并加热我们大气中的分子时,它们会将额外的能量传递给它们周围的分子。然后这些分子撞击并加热它们的分子邻居。这种从分子到分子的热传递称为传导。它是一种连锁反应,可加热太阳能路径外的区域。

然而,空间是真空 - 意味着它基本上是空的。太空中的气体分子太少而且它们相隔很远,以至于它们不会经常相互碰撞。因此,即使太阳用红外波加热它们,也不可能通过传导传递热量。同样,对流 - 一种在重力影响下发生的传热形式 - 对于传播地球的温暖很重要,但不会在真空中发生。

这些是NASA DART项目的热工程师Elizabeth Abel的想法,为长距离太空导航准备车辆和设备。她负责派克太阳能探测器的工作。

派克探测器(你应该听说过它,是美国宇航局探测太阳的任务的一部分。它将观察太阳大气的最外层(称为日产)以放大和收集数据。在2019年4月,探测器是距离太阳2414万公里。这是最靠近太阳的探测器,探测器侧面的隔热罩可以达到这个距离。

“这种隔热罩的设计是为了确保没有太阳辐射会接触探测器。”因此,隔热板的前部非常热(约121摄氏度),而航天器本身的低温仅为-150摄氏度。

作为DART的另一个主要项目,一个小型航天器设计用于与小行星碰撞并改变其轨道,Abel正在采取实际步骤来管理深?瘴露取1涞挠钪婵占浜吞舻募烁呶轮涞募宋露缺浠戳硕捞氐奶粽健:教炱鞯哪承┎糠中枰3肿愎焕淙匆员苊舛搪罚渌糠衷蛐枰尤仍允蛊浔3肿愎晃屡员阏9ぷ鳌?

处理数百度的温度变化可能听起来很疯狂,但它只是空间的常规。真正奇怪的是地球:在极端寒冷和炎热的温度之间,我们的气氛非常温和 - 至少目前如此。

本文由popsci翻译并由翻译HW根据知识共享协议(BY-NC)发布。

作者:DonavynCoffey

为什么宇宙在阳光下如此寒冷?这个问题很棒。与我们的星球不同,太阳系中的温度实际上非常极端。太阳是一种气体和火,其核心约为1482万摄氏度,表面约为5538摄氏度。与此同时,宇宙背景温度 - 一旦你远离地球的温和大气层,宇宙的温度将在-270.5摄氏度左右。怎么会这样?

热量作为辐射在宇宙中传播,红外能量从较热的物体迁移到较冷的物体。辐射波激发它们接触的分子并加热它们。这就是热量从太阳传播到地球的方式,但问题是辐射只能直接加热分子和物质的路径,其他一切都保持冷却。据美国宇航局称,水星的夜间温度可能比白天接触辐射的温度低约538摄氏度。

相比之下,即使你在阴凉处 - 即使在某些季节,在黑暗中,你周围的空气也会保持温暖,因为热量通过三种方式传递,而不仅仅是通过我们的美丽蓝色星球的方式:传导,对流和辐射。当太阳的辐射照射并加热我们大气中的分子时,它们会将额外的能量传递给它们周围的分子。然后这些分子撞击并加热它们的分子邻居。这种从分子到分子的热传递称为传导。它是一种连锁反应,可加热太阳能路径外的区域。

然而,空间是真空 - 意味着它基本上是空的。太空中的气体分子太少而且它们相隔很远,以至于它们不会经常相互碰撞。因此,即使太阳用红外波加热它们,也不可能通过传导传递热量。同样,对流 - 一种在重力影响下发生的传热形式 - 对于传播地球的温暖很重要,但不会在真空中发生。

这些是NASA DART项目的热工程师Elizabeth Abel的想法,为长距离太空导航准备车辆和设备。她负责派克太阳能探测器的工作。

帕克探测器(你应该听说过它,是NASA探测太阳的任务的一部分。它将观察太阳大气的最外层(称为日产)以放大和收集数据。在2019年4月,探测器是距离太阳2414万公里。这是最靠近太阳的探测器,探测器侧面的隔热罩可以达到这个距离。

“这种隔热罩的设计是为了确保没有太阳辐射会接触探测器。”因?耍羧劝宓那安糠浅H龋ㄔ?121摄氏度),而航天器本身的低温仅为-150摄氏度。

作为DART的另一个主要项目,一个小型航天器设计用于与小行星碰撞并改变其轨道,Abel正在采取实际步骤来管理深空温度。冰冷的宇宙空间和太阳的极端高温之间的极端温度变化带来了独特的挑战。航天器的某些部分需要保持足够冷却以避免短路,而其他部分则需要加热元件以使其保持足够温暖以便正常工作。

处理数百度的温度变化可能听起来很疯狂,但它只是空间的常规。真正奇怪的是地球:在极端寒冷和炎热的温度之间,我们的气氛非常温和 - 至少目前如此。

本文由popsci翻译并由翻译HW根据知识共享协议(BY-NC)发布。

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