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宇宙空间中通常都是-210℃到-250℃左右的;如果没有恒星,就没有地球的,这个有点麻烦,这是因果关系,不过应该是跟外界宇宙空间差别不大的,因为没了恒星的热量;极限低温,人类已知的是绝对零度,约为-273.15℃,这也是氦液化的温度,理论上是-273.2℃,绝对零度在理论上来说是无法达到的,只能无限接近
宇宙最高温度是1.4亿亿亿亿度,为何最低温却只有-273度?
宇宙中最冷地方的温度为华氏-459.67度(-273.15摄氏度),这个温度比地球上最冷的地方要冷三倍以上。
这个宇宙最冷的地方是个叫作回旋镖星云的天体,其位于距离地球约5000光年的半人马座,这是已知宇宙中观测到的最冷天体。
回旋镖星云是一个反射性的尘埃和电离气体云,这是一个年轻的行星状星云,不过中心是一颗垂死的红巨星,这颗红巨星曾经是一颗很像我们太阳的恒星,在其生命的最后阶段,一直在脱落其外层物质。这虽然符合科学家的预测,但是科学家发现这颗恒星比其他类似的垂死恒星的质量损失速度快100倍左右。
更令人惊讶的是这颗红巨星损失质量的速度是地球太阳的1000亿倍。根据NASA的说法,这导致了在过去的1500年中,这颗垂死的红巨星失去的质量几乎是我们太阳的1.5倍。由于这些损失的质量以101英里/秒(164公里/秒)的速度喷射出去,所以被释放出了大量的热能。
这造成的结果是产生了一个非常寒冷的空间区域,科学家探测到回旋镖星云内部深处的温度是华氏-458度(-272摄氏度),个别区域可以达到绝对零度,也就是华氏–459.67度(–273.15摄氏度)。这使得它比2010年南极洲富士圆顶的温度记录要冷三倍以上,当时的温度记录为零下199.8华氏度(-93.2摄氏度)。
回旋镖星云非常冷,甚至低于宇宙大爆炸留下的宇宙微波背景(CMB)的温度(-454.7华氏度,-270.4摄氏度)。事实上,CMB的光线被回旋镖星云吸收了,这一点在1980年首次发现该星云时就被迅速发现了。
回旋镖星云是如何被发现的?
在1980年,宇宙天文学家基斯·泰勒和麦克·斯卡罗特发现了回旋镖星云,他们当时还不知道回旋镖星云将是宇宙中最冷的地方。
来自恒星的风在向外流动时可能迅速膨胀,导致温度急剧下降,使其成为一个宇宙冰箱。通过这理论,在1995年科学家得出了回旋镖星云的温度。
在2013年,科学家利用大型阵列望远镜证实了这个温度。
科学家发现,回旋镖星云的低温是由气体的快速加速造成的,那红巨星为何会如此快的速度失去质量成了新的研究课题。
通过研究讨论,以如此极端的速度喷射出如此多的质量,唯一的方法是来自两个相互作用的恒星的引力,所以科学家认为有一个小型伴星在这颗垂死的红巨星内,从而造成了这个现象。
科学家们下一步要做的是找到其他更冷的类似现象。
至于回旋镖星云,中心恒星最终将成为一个白矮星。
-273.15℃是宇宙最低温度,这个温度是怎么得出的?
根据物理理论的推断,我们宇宙是存在最高温度和最低温度的;由于我们把水的三相点定义为273.16K,在摄氏温度中把冰水混合物定义为0℃,所以最低温度就为-273.15℃,最高温度为1.416833*10^32 K。
在物理学中,温度的本质是微观粒子的不规则运动,当微观粒子完全静止时温度达到最低,也就是0K,或者-273.15℃,但是量子力学和热力学都认为,绝对零度不可达到,我们只能无限去接近绝对零度,目前,实验室能制造的最低温度低至0.000000001K。
根据宇宙大爆炸理论,在138亿年前,我们宇宙在大爆炸发生后的第一个普朗克时间,宇宙的所有能量都集中于一点,此时的温度叫做普朗克温度,数值高达1.416833*10^32K,也就是1.4亿亿亿亿K,为宇宙最高温度。
此状态下四种基本作用力已经统一到了一起,甚至亚原子粒子还未形成,目前实验室利用对撞机可以制造出10万亿度的瞬间高温,与宇宙最高温度还差了20个数量级。
温度的度量尺度是人为规定的,如果从纯理论角度出发,开尔文温标是最合理的,定义最低温度为0k;而摄氏温标是为了方便人们使用制定的,定义标况下冰水混合物为0℃,水的沸点为100℃。
对于外星文明而言,对温度的定义可能与人类完全不同,最低温度和最高温度的数值可能存在差异,但是本质上最低温度和最高温度都是存在的,因为这是物理学定律决定的,与你如何定义温度没有任何关系。
温度的范围非常广,但是人类能接触到的温度范围非常有限,宇宙中几个标志性的温度如下:
(1)最低温度0K(-273.15℃);
(2)水的三相点温度273.16K(0.01℃);
(3)太阳表面温度5500K;
(4)太阳核心温度1500万K;
(5)氢弹爆炸中心的瞬间温度可达2亿K;
(6)刚形成的中子星表面温度可达60亿K;
(7)超超星星爆炸的核心温度可达100亿K;
(8)目前人类制造的大型对撞机,可以产生10万亿K的瞬间温度。
(9)宇宙大爆炸初的最高温度为1.4亿亿亿亿K。
俄罗斯的奥伊米亚康的极端最低气温达零下71摄氏度,被气候学家称为世界“寒极”。按这样来说,零下273.15℃好像也没有特别冷吧,但其实在整个宇宙来说,没有物质的温度能低于零下273.15℃,因为它也被称为绝对零度。
科学家发现的宇宙最冷之地——“回力棒星云”,那里的温度为零下272摄氏度比绝对零度(零下273.15℃)高将近1度。这个“热度”(因为实际上我们谈到的温度总是在绝对零度之上)是作为宇宙起源的大爆炸留存至今的热度。绝对零度可以说是一个理想的、无法达到的、完美的冻结状态,很多人对于温度和热的理解都缺少一个概念,温度的本质是一种态函数,用来描述物体内部原子热运动剧烈程度。说白了就是物质内部粒子的平均动能。而在物理学中,是没有“冷”这个概念的,“热”是指由于温度差别而转移的能量。零下50℃也是“热”,因为粒子还处于运动之中,
在我们生活的三维空间里面,粒子是不可能有负的速度的,速度>=0,至少我们认知的三维空间不可能,然后量子力学的不确定性原理认为,越精确地知道位置,则越不精确地知道动量,反之亦然。所以把等号也给抹了。那么从定义上,温度就存在一个达不到的最小值,当然了,粒子移动速度也有一个上限,光速c。所以其实温度也是有上限的,被称为普朗克温度,这个数字就是1.4亿亿亿亿℃。早在人类的观察还停留在宏观世界的时候,化学之父波义耳就观察到硝石(硝酸钾)溶解于水而吸收大量热量,认为地球内部可能存在一种最低温度,他把这叫做“原始冷”。
后来,纪尧姆·阿蒙东注意到,当从沸点冷却到冰点时,密封容器中的气压会下降“大约1/4”。由此外推的话,他推断,如果继续冷却,气体的压力也许最终会在某个温度之下完全消失——按照今天的标记,这个温度大约在-300℃。再后来,随着对理想气体压力和温度测量精度的日益提高,人们发现这个推测不算离谱。1834年,克拉珀龙提出了理想气体状态方程,根据理想方程的推导,今天的绝对零度被定义为开尔文温标下的温度零点(也就是0开尔文),大约相当于-273.15℃。
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