不出意外的話，今年又是“歷史最熱一年”。目前消息顯示，七月份高溫正在席卷整個歐洲，在7月下旬，南歐熱浪將會變得更加嚴(yán)重。意大利羅馬每天的室外溫度都在40℃以上。
太陽隔著地球1.5億公里都能把地球曬熱，它的溫度該有多高？它的溫度從何而來？為何離地球更近的太空反而卻接近零度？
太陽是我們太陽系的中心星體，它以其巨大的質(zhì)量和高溫而聞名。其表面溫度約為6000℃，這還只是太陽溫度最低的部分。而太陽溫度最高的核心能達(dá)到恐怖的1500萬℃。這種極致的高溫下，別說把人丟進(jìn)去，就是把地球丟進(jìn)去恐怕也是瞬間蒸發(fā)。這種高溫是如何形成的呢？難道太陽的核心是個火爐子？
這個說法倒也不算錯，太陽的能量就來源于其內(nèi)部的核聚變反應(yīng)。核聚變通常涉及氫同位素，特別是氘（氫的重同位素）和氚（氫的超重同位素）。在高溫和高壓條件下，這些氫同位素的原子核會發(fā)生碰撞并融合在一起，形成一個氦原子核，并釋放出巨大的能量。
在太陽的核心，氫原子核就在以極高的溫度和壓力相互碰撞并融合成氦原子核。這個過程中會釋放出巨大的能量，稱為核聚變能。根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，質(zhì)量和能量之間存在等價(jià)關(guān)系，所以核聚變過程中的微小質(zhì)量損失會轉(zhuǎn)化為巨大的能量輸出。
太陽內(nèi)部的高溫就是由引力壓縮和核聚變反應(yīng)維持的。太陽的質(zhì)量非常龐大，引力使得太陽內(nèi)部的物質(zhì)被壓縮到極高的密度和溫度。在太陽的核心，溫度和壓力達(dá)到足夠高的水平，以使得氫原子核能夠克服庫侖斥力并發(fā)生聚變。這種聚變反應(yīng)產(chǎn)生的能量通過輻射和對流傳輸?shù)教柕耐獠俊?/p>
太陽的溫度分布呈現(xiàn)出一種特殊的結(jié)構(gòu)。從內(nèi)核向外層延伸，溫度逐漸升高。太陽的表面稱為光球，其溫度約為6000℃。光球上方是太陽的大氣層，包括色球、日冕和日風(fēng)。在這些大氣層中，溫度急劇上升，達(dá)到數(shù)百萬至數(shù)千萬℃。這種異常升高的溫度是由于太陽大氣層中的復(fù)雜物理過程，如磁場重連和波動加熱等所致。
科學(xué)家使用各種儀器和技術(shù)來測量太陽的溫度，包括光譜分析、X射線觀測和太陽探測器等。這些觀測數(shù)據(jù)與理論模型相吻合，并提供了對太陽內(nèi)部和大氣層溫度分布的詳細(xì)數(shù)據(jù)。據(jù)分析，太陽內(nèi)部的氫元素還能使用50億年，這讓人類暫時不用對溫度方面擔(dān)憂。
我們都知道，在太陽系中，距離太陽越近的巖石星球往往溫度就越高。水星是太陽系中距離太陽最近的行星，它的平均距離為0.39天文單位（AU）。由于其距離太陽非常近，D面的溫度非常高，日間表面溫度可以達(dá)到約430℃，而夜間表面溫度則可以降至約-180℃左右。木星和土星是太陽系中距離太陽最遠(yuǎn)的大型行星，它們的平均距離分別為5.2 AU和9.5 AU。由于其距離太陽非常遠(yuǎn)，它們表面的溫度非常低，分別約為-145℃和-178℃。
地球距離太陽是標(biāo)準(zhǔn)的1AU，因此平均表面溫度約為15℃，部分地區(qū)如赤道附近往往會突破30℃以上。如此看來，太陽的光熱既然能發(fā)散到其他星球，那么為何它經(jīng)過的太空卻接近絕對零度呢（零下273.15℃）？
首先，我們需要了解溫度是如何定義的。溫度是物體內(nèi)部分子或原子的平均動能的度量。在高溫下，分子或原子具有更高的平均動能，而在低溫下則相反。太陽表面的高溫是由于核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的巨大能量釋放所致。這種高溫使太陽表面成為一個巨大的等離子體區(qū)域，充滿了高能粒子和電磁輻射。
然而，當(dāng)我們遠(yuǎn)離太陽進(jìn)入太空時，情況發(fā)生了變化。太空是一個極度稀薄的環(huán)境，幾乎沒有氣體或其他物質(zhì)存在。這意味著在太空中，熱量無法通過傳導(dǎo)或?qū)α鞯姆绞絺鬟f，只能通過輻射傳播。輻射是一種以電磁波的形式傳播的能量，它可以從高溫物體向低溫物體傳遞能量。
在地球上，我們經(jīng)常感受到來自太陽的輻射熱量。太陽輻射的大部分能量以可見光和紅外線的形式到達(dá)地球表面，被吸收后轉(zhuǎn)化為熱能。這就是為什么地球會變得溫暖的原因。然而，在太空中，沒有足夠的物質(zhì)來吸收太陽輻射的能量。太空中的分子和原子非常稀疏，幾乎沒有與之相互作用的物質(zhì)。因此，太空中的輻射能量很難被吸收，導(dǎo)致太空的溫度非常低。
但并非絕對零度，因?yàn)樘罩械臏囟冗€受到宇宙微波背景輻射的影響。宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸后剩余的輻射能量，它在整個宇宙中均勻分布。除了宇宙微波背景輻射，太空中的溫度還受到其他因素的影響。例如，太空中存在微弱的星際介質(zhì)，其中包含一些氣體和塵埃顆粒。盡管這些物質(zhì)非常稀薄，但它們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^吸收和散射來影響太空中的輻射能量傳播。這些微弱的相互作用會導(dǎo)致太空中的溫度略微升高，但仍然遠(yuǎn)低于地球表面的溫度。
此外，太空中的溫度還受到宇宙射線的影響。宇宙射線是來自宇宙中高能粒子的輻射，包括來自太陽和其他恒星的帶電粒子以及來自宇宙射線源的高能粒子。這些宇宙射線在太空中穿過物質(zhì)時會與之相互作用，并釋放出能量。這種相互作用會導(dǎo)致太空中的微弱加熱效應(yīng)，但由于太空的稀薄性質(zhì)，其影響非常有限。因此綜合下來，太空中的溫度并不高，甚至可以說是接近零度。
與太空環(huán)境不同，地球上存在著豐富物質(zhì)，分子和原子運(yùn)動十分頻繁，因此可以吸收太陽輻射的能量。然而光這樣還不夠，地球溫暖的氣候主要得益于大氣層的作用。
地球的大氣層由氮?dú)?、氧氣、二氧化碳、甲烷等氣體組成，這些氣體能夠吸收來自太陽的大部分輻射，從而減少了地球表面的熱量輸入。同時，這些氣體還能夠保持地球表面的熱量，使得地球表面的溫度不至于過低，從而創(chuàng)造出了適宜生命生存的環(huán)境。
此外，地球的大氣層還能夠形成對流層和平流層等大氣環(huán)流，從而實(shí)現(xiàn)了地球內(nèi)部熱量的均衡分布。這些環(huán)流可以將熱量從赤道地區(qū)傳輸?shù)綐O地地區(qū)，從而形成了不同的氣候帶和季節(jié)變化。
相比之下，其他行星由于缺乏像地球一樣的大氣層保護(hù)，其表面溫度波動幅度較大，不適宜生命的存在。例如，水星由于沒有大氣層保護(hù)，其白天表面溫度可以達(dá)到430℃以上，而夜晚則會降至-170℃以下。金星的大氣層厚度很大，表面溫度高達(dá)470℃以上，使得其地表無法維持液態(tài)水存在。火星的大氣層很薄，表面溫度波動范圍較大，既有-143℃的極端低溫，也有20℃左右的較高溫度。因此，可以說地球的大氣層保護(hù)才是生命得以存續(xù)的重要條件。
地球和太空的溫度差異，本質(zhì)上是物質(zhì)密度的差異。溫度是物體內(nèi)部粒子的平均動能的度量，在高溫下，粒子具有更高的平均動能，而在低溫下則相反。這也是為什么溫度幾乎無上限，卻有個下限--絕對零度，那就是沒有粒子運(yùn)動了。
然而地球適宜的溫度也并非僅靠距離形成，大氣才是調(diào)解氣候的最大功臣。太陽系中的其他星球因?yàn)闆]有大氣或者大氣厚度不合適，導(dǎo)致生命難以生存誕生。盡管我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了不少類地行星，或者說“第二地球”，但短期內(nèi)人類還無法進(jìn)行太陽系外的星際航行。因此真正的家園實(shí)際上只有地球，這也提醒我們要珍惜地球這個寶貴的家園，保護(hù)環(huán)境，共同建設(shè)一個美好的未來。
