我们都知道太空中温度很低,根据测量宇宙微波背景辐射,我们可以得到宇宙的温度为2725K,大约就是零下2704摄氏度。但即使是如此,在太空工作的国际空间站,却并不会担心温度过低,反而要考虑如何给空间站散热,这是为什么呢?
而且我们可能会想:太阳的表面温度高达5500摄氏度,连地球都被晒热了,那为什么日地之间还这么冷?要弄明白这个问题需要搞清楚以下概念。
首先我们要从温度的本质开始说起。
从宏观上来讲,我们对温度最直观的表达就是,表示物体的冷热程度,但从科学上来讲,冷和热都是相对的,存在一定的主观性。所以我们要从微观上来讨论。
温度是由物体分子热运动而产生的,当分子热运动的程度越剧烈,物体的温度也就越高。所以我们通常讲:温度是物体分子间平均动能的表现。
所以我们可以总结出:温度是物质的,如果没有物质的存在也就没有温度可言。
而太空是什么情况呢?通过简单的计算可以得到,宇宙的平均密度在0910^-29g/cm。换算下来大概就是:一立方米的空间内只有一个原子。由此可见,太空是多么的空旷,而单个或多个粒子是不存在在温度的,所以太空的温度才会如此的低。
为什么太空的温度不是绝对零度?
宇宙微波背景辐射的温度来自于宇宙大爆炸,138亿年前,宇宙由一个温度极高的奇点大爆炸之后,开始迅速膨胀,温度也随之降低,现在科学家所测得的27k的温度,正是宇宙大爆炸后产生的余温。
在绝对零度下,粒子的动能和势能都会降到了零,包括内能也为零,不与外界发生任何能量转化,包括连电子都停止了运动。学过物理的应该都知道,粒子在永不停歇的做无规则运动,这就说明了粒子永远不会停止运动,这就意味着绝对零度只是一个理想值,现实中是无法达到的。
所以太空的温度也不可能是绝对零度。但是仅比绝对零度高了27k,也足以说明太空中是非常寒冷的。
那么太阳的温度是从哪里来的?
太阳属于恒星,而恒星通常都占据所在恒星系的大部分质量,在太阳内部巨大的压力下,几乎所有的粒子的电子都会脱离原子核的束缚,成为一锅鱼龙混杂的粒子粥,我们把这种状态叫做等离子态。
有了高温高压的反应条件,再得益于量子隧穿效应的存在,氢原子核之间就会发生核聚变反应,生成氦原子核并放出巨大的能量。
这个原理和氢弹爆炸是一样的,但太阳却没有一下子全炸掉,是因为当核聚变变得越来越剧烈,自身巨大的引力不足以抵抗核聚变产生的对外膨胀的压力时,由于外部压力的不足,就会间接减缓核聚变的程度。
当核聚变减缓到一定程度的时候,在自身巨大引力的作用下,又会增加太阳内部的温度和压力,如此循环,太阳会达到一个平衡状态:体积既不膨胀也不收缩。
其实在空间站,降温比加热更重要。仪器工作本身会发热,关键是空间站外部接近真空,散热很差,如果没有有效的方法散热,用不了多久,里面就是火炉了。我觉得,做成一个累死55度杯这样的也许可行
众所周知,在地球的大气外层含有的气体是非常的稀少,甚至就是呈真空状态,没有了气体的保温,就会导致温差巨大,太空温度为零下,而被太阳照射的地方温度会非常高,因此空间站需要散热装置。具体跟我一起来了解一下吧!
我们要知道我们所赖以生存的地球是被厚厚的大气所包围的,臭氧层阻挡了大部分来自太阳的热辐射,地球大气减少了太阳对地球的热量,所以我们才能感受到较为恒定的温度。空间站是几乎脱离了大气,在几百公里上空的空间站所处的环境是非常恶劣的,极度的舱外温差,没有了大气的保护,航天器的阴影处温度可达零下,被太阳照射到的一面温度有些达到上百摄氏度,所以空间站内部都要加装一个用来平衡空间站的散热器,防止空间站的温度差过大导致硬件的劳损,所以说航天力量是一个国家综合国力的体现方式之一,有了这么多科学家的辛苦工作才能让我们慢慢揭开宇宙的奥秘。
所以说,地球的大气为我们的生命延续提供了重要的保障,空间站需要增加散热是因为航天器产生的热量需要向其他的介质传递,以免航天器过热导致无法在空间站中正常地工作,空间站中的各个机器相互协作才能够正常地运行下去,巨大温差给航天器材料也有很大的考验,在太空中的航天员每天必须要汇报各项指标,保证空间站的正常运行。
太空的温差非常大,在空间站上安装一个散热是为了保护空间站的结构安全,让航天员在空间站内部得以舒适安全地工作,太空恶劣的环境相对于空间站来说,那无疑是沙漠中的一块生命绿洲,所以要在空间站上面安装散热器。
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