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宇宙到底有多冷宇宙是什么物质(为什么宇宙会如此寒冷)

1、智利天文学家发现,宇宙中最冷的地方是回力棒星云,温度仅比绝对零度高1度,绝对零度为零下273、15度,指原子绝对静止的温度。回力棒星云位于半人马星座,距地球约5000光年,是比较年轻的星云,正迅速...

1、智利天文学家发现,宇宙中最冷的地方是回力棒星云,温度仅比绝对零度高1度,绝对零度为零下273、15度,指原子绝对静止的温度。回力棒星云位于半人马星座,距地球...更多宇宙到底有多冷宇宙是什么物质话题,以及更多为什么宇宙会如此寒冷的详细内容,欢迎浏览我们的专题频道。

宇宙到底有多冷宇宙是什么物质(为什么宇宙会如此寒冷)

宇宙到底有多冷宇宙是什么物质

1、智利天文学家发现,宇宙中最冷的地方是回力棒星云,温度仅比绝对零度高1度,绝对零度为零下273、15度,指原子绝对静止的温度。回力棒星云位于半人马星座,距地球约5000光年,是比较年轻的星云,正迅速膨胀,并在这个过程中耗尽能量产生冷却效果。

2、宇宙是由暗物质和暗能量组成的,它们被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它们代表了宇宙中百分之90以上的物质含量,而现在可以看到的物质只占宇宙总物质量的百分之10。暗物质无法直接观测得到,但它却能干扰星体发出的光波或引力,其存在能被明显地感受到。

宇宙平均温度仅-270.42℃,拥有众多恒星的宇宙,为何如此寒冷?

宇宙中存在着数量极为庞大的恒星,每一颗恒星都可以认为是一个炽热的“大火球”,每时每刻,它们都在向宇宙空间中释放出大量的光和热。这样的情况很容易让我们认为,宇宙在整体上应该是比较温暖的,但实际情况却并非如此,因为根据科学家的估算,宇宙平均温度仅-270.42℃。

从理论上来讲,宇宙中的低温极限为-273.15℃,这也被称为绝对零度,任何物体的温度最多只能无限地接近绝对零度,却永远都无法达到或低于绝对零度,也就是说,宇宙平均温度只比宇宙中的低温极限高2.73℃,可以说是极度寒冷了。

拥有众多恒星的宇宙,为何如此寒冷呢?要回答这个问题,我们需要先来看看这个“宇宙平均温度”应该怎么计算。

根据经典热力学的定义,温度是指物体内部大量微观粒子热运动的激烈程度,然而我们却不能以此来计算宇宙的平均温度,为什么呢?

因为宇宙实在是太空旷了,尽管宇宙中存在着为数众多的恒星以及其他的天体,但这些天体却分布得极为稀疏,在它们之间,基本上都是几乎空无一物的真空,从整体上来讲,宇宙的物质密度低得令人吃惊,平均每立方米,仅仅只有大约6个质子的质量。

在物质密度如此稀疏的情况下,用经典热力学定义的温度来计算宇宙中所有物质的平均温度显然是不合适的,那应该怎么办呢?

在日常生活中,我们常常会遇到这样一种现象:如果我们把一个物体置入一个特定的环境中,那么在一段时间之后,这个物体的温度就会与这个环境的温度相等,换句话来讲,此时这个物体的温度就可以认为是这个特定环境的温度。

之所以会出现这样的现象,是因为这个物体达到了热平衡,简单来讲就是,它向外界释放出的热量与它从外界吸收到的热量正好相等。

同样的道理,假如我们在宇宙空间中某一个区域中置入一个物体,那么当这个物体达到热平衡的时候,其温度就可以认为是这个区域的温度。

我们知道,热的传递方式有三种,分别为传导、对流和辐射,而在宇宙空间的真空环境中,热只能以辐射的方式传递,而辐射就是一种以电磁波传播能量的现象,物体可以通过吸收外界的电磁波来获得热量,与此同时,物体也会通过释放电磁波向外放出热量。

所以我们可以简单地认为,对于一个被置入宇宙真空环境中的物体而言,它会通过释放电磁波的方式向外放出热量,同时也会通过吸收电磁波的方式来获得热量,当其放出的热量与吸收的热量相等时,这个物体的温度就可以认为是它所在的真空环境中的温度。

虽然宇宙拥有众多的恒星,宇宙的空间范围更大,这就造成了恒星之间的距离却非常遥远,比如说在我们银河系中,恒星之间的平均距离就高达5.5光年左右,什么概念呢?

这样说吧,假设有两颗相距5.5光年恒星,再假设它们的大小和太阳一样,现在我们将这两颗恒星缩小成一个足球那么大,那么在等比例缩小之后,这两个“足球”之间的距离就大约为8200公里。

根据平方反比定律,恒星的辐射强度会随着距离的增加而急剧下降,比如说在我们太阳系中,距离太阳仅59亿公里的冥王星,其表面温度就可以低至-229℃,而之所以会这样,其实就是因为它能接收到的太阳辐射已经很弱了。

59亿公里大约就是0.000623光年,与宇宙中恒星之间的距离相比,这根本就不值一提,然而就是在这样的距离上,恒星辐射就已经如此微弱了,就更不说恒星之间动辄就以光年计的距离了。

更重要的是,宇宙中的恒星绝大多数都位于星系之中,而星系之间的距离动不动就是数十万,甚至数百万光年,在它们之间则基本上是一片虚无,这无疑进一步降低了恒星对宇宙平均温度的影响,以至于从整体上来讲,恒星对宇宙平均温度的影响完全可以忽略不计。

那到底是什么决定了宇宙平均温度呢?答案就是“微波背景辐射”。

“微波背景辐射”被称为“宇宙中最早的光”,由于光速是有限的,那些宇宙诞生之初产生的光直到现在仍然在宇宙空间中传播,只不过经过了漫长的时间之后,它们早已因为宇宙膨胀而变成了微波。

“微波背景辐射”有一个重要的特征就是“各向同性”,无论在哪个方向,我们接收到的“微波背景辐射”都是一样的,而从理论上来讲,在宇宙空间中任意一点,情况也同样如此,也就是说,“微波背景辐射”充斥着整个宇宙空间,并且还分布得非常均匀。

从本质上讲,“微波背景辐射”其实就是电磁波辐射,在宇宙空间中,平均每立方米就有4.11亿个“微波背景辐射”的光子。

所以在宇宙空间中的任意一点的物质都能够因此而获得热量,在没有其他热源的情况下,当物质达到热平衡的时候,其温度就是“微波背景辐射”的等效温度,而根据科学家的计算,这个温度就是2.73K,换算成摄氏温标就是-270.42℃。

综上所述,尽管宇宙拥有众多恒星,但由于宇宙实在是太空旷,因此这些恒星释放出的热量只能影响到极小一部分宇宙空间的物质温度。

从整体上来讲,被恒星影响的那部分宇宙空间小到可以忽略不计,而在绝大多数宇宙空间中,宇宙中的物质温度则是由“微波背景辐射”决定的,正是因为如此,我们才认为宇宙的平均温度就是“微波背景辐射”的等效温度,也就是-270.42℃。

为什么宇宙会如此寒冷?究竟是谁制造了冷气?

宇宙中为什么会有寒冷?是谁制造了冷气?

绝大部分朋友对太空的印象来自于好莱坞大片,而最近的《复仇者联盟4》中乌木喉被吸入太空这种惨烈的“离线”方式也许给了大家一个太空无比震撼的感觉:寒冷!那么是谁在太空中制造了如此寒冷的环境呢?

一、太空为什么那么冷?

其实我们不能用寒冷来形容太空,因为冷或者热在热力学中的表现形式是物质中微观粒子的运动剧烈程度!简单的说微观粒子运动越剧烈,那么它的宏观温度表现就越高!当微观粒子停止了运动,很简单它达到了宇宙中最低的温度-绝对零度:273.15℃!但我们永远都达不到这个温度,只能无限接近,而这个-273.15℃也是根据这个方式计算出来的!我们也使用激光来囚禁原子使其接近停止也到到最低温度!

上图是2018年5月在国际空间站的一次冷原子元实验,一个装有激光器、真空室、舱室和一把电磁“刀”的实验盒,用激光抵消原子的热运动,使原子接近绝对零度!实验达到了有史以来人类能够达到的最低温度:比绝对零度高出大约十亿分之一度!

上述温度的表现方式,我们可以引申出,在地球上最丰富的就是物质,比如大气海洋和岩石等,它们的热运动方式表现在温度上,因此我们能感知它们的冷热!在太空中空无一物?因此它的表现就是绝对零度?

其实完全不是这样,首先太空中并非空无一物,即使在太阳系中的星际空间,每立方厘米中仍然有数个原子,星系与星系之间的宇宙空间,可能会低到每立方米只有1-2个原子!因此即使这些原子的热运动再激烈,它在宏观温度上的表现是苍白的!当然除了这些显物质以外,理论上还存在:

1、暗物质

传说中中暗物质只参与引力作用,在其它作用力方面比如电磁力(热运动)没有任何表现,因此我们也不能再微观热运动中的宏观温度表现中发现暗物质!人类只能在大尺度上计算出暗物质的分布,但到现在为止我们没有任何其它直接证据发现它的存在!

星系团CL0024+17内部被发现存在有一个暗物质圈,

2、暗能量

与暗物质不一样,暗能量被认为均匀存在于宇宙中,它只参与斥力作用,密度大约是10^-26千克/立方米,当然我们也不能在热运动的表现中发现它的存在!

二、乌木喉是怎么死的?

刚刚上文说了,太空中不过是没有物质或者物质极少而已,那么乌木喉掉入太空不是有物质了么,为何会结冰冻死?这我们得了解下在太空中的几种热量散失方式:

1、传导

其实太空物质太少,传导几乎可以忽略不计

2、辐射

人体温度并不高,辐射效率还是比较低的,短时间热量散失也可以忽略不计

3、失压体液沸腾带走大量的热

这是人体在太空中热量散失的主要途径,因为太空中几近于零的大气压,而人体常态下则是一个大气压,因此两者会平衡!而体液则无法适应这些环境,直接就沸腾了事了!它沸腾的直接结果就是皮肤逐渐爆裂,间接后果则是带走的大量热会让剩余体液结冰而停止蒸发,转而升华!

因此让乌木喉死亡的并不是太空的低温,而是其超低压环境!不过据说乌木喉并没有死,在新一部《妇联》中乌木喉将会回来,至于他为什么没死我们就别介意了,反正种花家对《妇联》并没多少期待,毕竟这情节距离科幻越来越远了,而魔幻又有所欠缺,对它的定位似乎有些小尴尬!

宇宙中有那么多恒星多到无法计算,可宇宙为什么会那么寒冷黑暗?

宇宙中有那么多恒星多到无法计算,可宇宙之所以会那么寒冷黑暗是因为物质的平均密度逐渐减小。

1.宇宙中的恒星数量是如此之大,以至于很难计算。我们都知道,宇宙中的恒星实际上是一个大火球。在他们内部,他们一直在进行激烈的核聚变反应,并向周围释放巨大的光和热量。例如,普通恒星太阳释放的能量只有我们地球吸收的22亿分之一左右,地球已经成为一个充满温暖和光明的世界。

2.和所有恒星一样,太阳发出的光和热不是因为某种燃烧的物体,而是因为粒子之间的剧烈反应。我们称之为核反应,尤其是在离太阳越近的地方。这些颗粒的活动范围和速度非常快,这使得接近太阳的金星经历了严重的曲折,金星上的温度非常高,但许多行星在太阳周围运行时,室友靠近太阳的一侧也背对着太阳,因此加热非常不均匀。此外,距离本身相对较远。在这些颗粒的运行和发展过程中,许多能量会慢慢消失,所以自然没有办法让整个太阳系处于温暖的环境中!

3.热是一种反应,当物质移动到一定程度时,它会相互感染。当一种物质移动得非常快时,它会将热量感染到另一种物质,这也会加速另一种物质的移动速度并产生热量。这是物质之间的感染和传播,仅限于物质之间。空间中没有物质情况,因此没有相互传递和感染。

4.物质密度在宇宙中极为罕见,平均每立方米只有几个氢原子。我们可以看到,在宇宙空间中,宇宙空间是冷的,因为没有足够的物质来保存恒星的热量。没有物质运动模式,空间处于非常寒冷的状态,无论恒星的热量有多强,它的空间都非常寒冷。

宇宙到底有多冷宇宙是什么物质(为什么宇宙会如此寒冷)

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