陽(yáng)光是地球的主要能量來(lái)源

按照目前的主流理論，我們知道，6500萬(wàn)年前，有一次小行星撞地球?qū)е铝丝铸埖臏缃^。但實(shí)際上，恐龍不是在小行星撞擊地球的那一刻就滅絕了。而是持續(xù)了很久，這是因?yàn)?，小行星撞擊地球激起了大量的煙塵，遮蔽了陽(yáng)光，沒(méi)有了陽(yáng)光，植物無(wú)法光合作用，植物數(shù)量大量減少，生物能獲取的能量大量減少，導(dǎo)致許多大型食草恐龍滅絕，由于能量大幅度減少，食肉恐龍也就滅絕了。

由此可見(jiàn)，陽(yáng)光對(duì)于地球生命的重要性。地球表面的主要能量來(lái)源都來(lái)自于太陽(yáng)。但不知你想過(guò)一個(gè)問(wèn)題沒(méi)有？太陽(yáng)內(nèi)核達(dá)到了1500萬(wàn)度，表面達(dá)到了5500度，陽(yáng)光可以把地球曬熱，但偏偏日地之間的宇宙空間卻是接近于絕對(duì)零度的，那這到底是咋回事呢？

今天，我們就來(lái)聊一聊這個(gè)話題。

太陽(yáng)核聚變反應(yīng)

不知道你想過(guò)沒(méi)有，太空中明明沒(méi)有氧氣，為什么太陽(yáng)還可以持續(xù)的燃燒？

實(shí)際上，太陽(yáng)的燃燒不同于我們?cè)诘厍蛏系娜紵Ｌ?yáng)的燃燒說(shuō)白了是“壓出來(lái)的”。為什么這么說(shuō)呢？

這是因?yàn)樵谟钪嬷匈|(zhì)量是決定一個(gè)天體的關(guān)鍵因素，質(zhì)量達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量8%以上的天體大概率就會(huì)形成一顆恒星，小于這個(gè)質(zhì)量的，基本上只能是一顆行星。而恒星一般質(zhì)量都十分巨大，就拿太陽(yáng)來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)的質(zhì)量占據(jù)了整個(gè)太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.86%以上。

質(zhì)量越大，引力就越大。太陽(yáng)在引力的作用下，內(nèi)部的溫度急劇升高，這就使得太陽(yáng)內(nèi)部的物質(zhì)狀態(tài)成為了等離子態(tài)，所謂的等離子態(tài)是指原子中的電子獲得了足夠大的能量，擺脫了原子核的束縛，開(kāi)始自由移動(dòng)。因此，太陽(yáng)內(nèi)部其實(shí)是一堆原子核、電子、光子到處亂串。

這時(shí)候原子核和原子核就有可能發(fā)生合并，也就是核聚變反應(yīng)。不過(guò)，這里其實(shí)還存在這個(gè)問(wèn)題，那就是原子核是帶正電的，同種電荷相斥。因此，想要讓兩個(gè)原子核發(fā)生核聚變，實(shí)際上是需要克服靜電斥力的。

說(shuō)白了就是需要足夠大的能量，但是太陽(yáng)的溫度其實(shí)不足以點(diǎn)燃?xì)湓雍说暮司圩兎磻?yīng)。我們都知道氫彈也是利用氫原子核的核聚變，但要點(diǎn)燃一顆氫彈至少需要1億度。而太陽(yáng)內(nèi)核的溫度只有1500萬(wàn)度，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于反應(yīng)條件的。

不過(guò)好在，在微觀世界中存在著一種量子隧穿效應(yīng)，意思是說(shuō)，即使是沒(méi)有輸入足夠大的能量，這個(gè)反應(yīng)也是可能發(fā)生的，只不過(guò)概率極其低，對(duì)于一對(duì)氫原子核而言，大概需要十億年才能發(fā)生一次反應(yīng)。

不僅如此，只是依靠量子隧穿效應(yīng)也是不夠的，在這個(gè)反應(yīng)中第一步就需要讓兩個(gè)參與反應(yīng)的氫原子核，說(shuō)白了就是質(zhì)子，一個(gè)變成中子，這其實(shí)是需要弱相互作用參與的，而這個(gè)反應(yīng)也是小概率事件。

但是太陽(yáng)由于足夠大，即使再小的概率能夠促使反應(yīng)發(fā)生。但是由于這兩個(gè)原因，導(dǎo)致太陽(yáng)不會(huì)像氫彈那樣一下子全炸了。

而是非常緩慢地進(jìn)行氫原子核的核聚變反應(yīng)，能量也是逐漸釋放出來(lái)。而整個(gè)過(guò)程其實(shí)分為三個(gè)階段，最終反應(yīng)前后會(huì)損失一部分質(zhì)量，這部分質(zhì)量以能量的形式釋放出來(lái)，每產(chǎn)生3個(gè)光子，就會(huì)伴隨著2個(gè)中微子的產(chǎn)生。簡(jiǎn)而言之，就是4個(gè)氫原子核核聚變，產(chǎn)生了氦-4原子核，并釋放出大量的能量。

太陽(yáng)的能量就是來(lái)自于這個(gè)核聚變反應(yīng)。這些能量會(huì)向四周擴(kuò)散，體量十分巨大。如果把太陽(yáng)單位時(shí)間內(nèi)的總輻射量比喻成錢，那太陽(yáng)大概往太空中撒了70萬(wàn)億人民幣，但地球接到的也就是3萬(wàn)塊左右，而被人類用上的也就是三塊左右。

那太陽(yáng)釋放的能量如此巨大，為什么日地之間的太空還是接近于絕對(duì)零度呢？

日地之間的太空為什么如何寒冷？

要了解這個(gè)問(wèn)題，我們就得先來(lái)了解一下什么是溫度？

從經(jīng)典物理學(xué)出發(fā)，我們從微觀世界來(lái)理解溫度，就能夠搞懂這個(gè)問(wèn)題。溫度的微觀解釋是微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。

我們都知道，物質(zhì)都是由粒子構(gòu)成，但粒子其實(shí)并不是固定不動(dòng)的，而是到處亂晃的。當(dāng)這些粒子熱運(yùn)動(dòng)的越劇烈，溫度越高；粒子的熱運(yùn)動(dòng)越不劇烈，溫度就越低。

這里其實(shí)涉及到統(tǒng)計(jì)學(xué)的問(wèn)題。那其實(shí)是基于整體定義的問(wèn)題，所以，我們用的是粒子的平均動(dòng)能來(lái)描述。平均動(dòng)能越高，溫度越高，平均動(dòng)能越小，溫度就越低。

但是我們要知道的是，統(tǒng)計(jì)是建立在足夠的粒子數(shù)之上的，而如今的宇宙密度極其低，這個(gè)程度大概是一立方米當(dāng)中只有不到一個(gè)氫原子的水平（近似）。這樣低的密度，根本體現(xiàn)不出溫度來(lái)，而當(dāng)太陽(yáng)發(fā)出的光子在宇宙?zhèn)鞑r(shí)，這些光子并不會(huì)被太空中的粒子大量俘獲，主要就是因?yàn)榱Ｗ訑?shù)太少了。而地球可以接受太陽(yáng)輻射，主要的原因就是地球的粒子數(shù)足夠多。

所以，日地之間的太空根本無(wú)法吸收太陽(yáng)的能量，但同時(shí)由于它的粒子數(shù)實(shí)在太少，也無(wú)法體現(xiàn)出能量來(lái)。

宇宙微波背景輻射

我們常常認(rèn)為太空的溫度是絕對(duì)零度，這其實(shí)也是不準(zhǔn)確的。實(shí)際上，太空的溫度大概要比絕對(duì)零度高2.72度。這個(gè)溫度其實(shí)來(lái)自于宇宙大爆炸的余溫。按照目前的主流理論，宇宙起源于138億年前的一次大爆炸。

大爆炸早期的溫度特別高，大概是1.4*10^32度（1.4億億億億度）。然后隨著宇宙的膨脹，溫度逐漸下降，后來(lái)到了宇宙大爆炸后的38萬(wàn)年，溫度降到了3000度，宇宙從原本像是一鍋粒子粥的等離子態(tài)，開(kāi)始變得逐漸透明，電子被原子核所俘獲，光子在開(kāi)始在宇宙中傳播。

最早的這批在宇宙中傳播的光子成為了遍布宇宙的背景輻射，被我們稱為宇宙微波背景輻射，目前隨著宇宙的膨脹，宇宙微波背景輻射已經(jīng)下降到了2.72K。我們目前還可以利用探測(cè)器探測(cè)到宇宙微波背景輻射的存在。

這也成為了天文學(xué)家手里的必備資料。也就是說(shuō)，由于宇宙微波背景輻射的存在，宇宙并不是絕對(duì)零度的，而是略微高于絕對(duì)零度的。