关于宇宙的温度,你应该了解的知识

这个问题是指特定宇宙中的天体还是真空?还是星云还是星系?如果是天体的话 , 宇宙中有很多像太阳类似的恒星 , 其温度至少高达上千度 , 与地球表面温度相比 , 简直就是大巫见小巫 。 本文将概述几个关于温度的概念 。
温度是表示热和冷(内能)的物理量 。 它是用一个或多个温标(温度单位换算)校准的温度计来测量的 。 最常用的温标是摄氏温标(以前称为摄氏度)(表示为°C)、华氏温标(表示为°F)和开尔文温标(表示K) 。 开尔文(用小写字母k拼写)是国际单位制(简称SI)中的温度单位 , 其中温度是七个基本基数之一 。 开尔文量表广泛应用于科学技术领域 。
理论上 , 一个系统最冷的温度是绝对零度(K=0) , 此时物质中的热运动为零 。 然而 , 实际的物理系统或物体是永远不可能达到绝对零度的温度的 。 绝对零度在开尔文温标下表示为0K , 在摄氏温标下表示为-273.15°C , 在华氏温标下表示为-459.67°F 。
对于理想气体 , 温度与组成微观颗粒的随机微观运动的平均动能成正比 。
温度在自然科学的所有领域中都很重要 , 包括物理、化学、地球科学、医学和生物学 , 以及日常生活的大多数方面 。
天体的温度地球表面温度范围在?89.2 °C 到56.7 °C之间 。
大质量主序带恒星的表面温度可以达到50000K 。 较小的恒星 , 如太阳 , 表面温度可以达到几千K 。 红巨星表面的温度相对较低 , 大约为3600K;但是由于它们具有较大的外部表面积 , 因此也具有较高的温度 。
在主序带上恒星的表面温度取决于核心能量生成的速率和恒星的半径 , 并且可以使用色指数来估计 。 色指数是天文学中利用颜色来显示恒星表面温度的一个标量 。

关于宇宙的温度,你应该了解的知识



标示出许多在银河系中已知恒星的赫罗图 。 图:ESO
宇宙微波背景辐射一个温度只有?270.424 °C的电磁辐射 , 它处于恒星和星系或其它物质之间看不见的空间区域 。 虽然用传统的望远镜看不见它们 , 但是利用灵敏的辐射望远镜可发现微弱的背景辉光 。
宇宙微波背景(CMB , CMBR)是大爆炸宇宙学中宇宙早期残留的电磁辐射 。 在更早的文献中 , CMB也被称为宇宙微波背景辐射(CMBR)或“残余辐射” 。 CMB是一个微弱的宇宙背景辐射 , 它填充了所有空间 , 这是早期宇宙的重要数据源 , 因为它是宇宙中最古老的电磁辐射 , 可追溯到再复合时代 。 使用传统的光学望远镜观测时 , 我们只能观测到恒星和星系(背景)之间的空间是完全黑暗的 。 然而 , 当我们利用一个足够灵敏的射电望远镜观测时 , 它就会显示出微弱的背景噪声或发光 , 且这些背景噪声几乎都是各向同性的 , 与任何恒星、星系或其他物体无关 。 这种辉光在无线电频谱的微波区域是最强的 。 美国射电天文学家阿诺·潘齐亚斯和罗伯特·威尔逊在1964年偶然发现了CMB , 这是20世纪40年代开始工作的成就 , 因此他们获得了1978年诺贝尔物理学奖 。
CMB的精确测量对于宇宙学至关重要 , 因为任何提出的宇宙模型都必须解释这种辐射 。 CMB在2.72548±0.00057K的温度下具有热黑体光谱 。 在微波频率范围内 , 光谱辐射dEν/dν在160.23GHz处达到峰值 , 对应光子能量约为6.626×10的-4次方eV 。 或者 , 如果光谱辐射定义为dEλ/dλ , 则峰值波长为1.063Mm(282GHz , 1.168x 10的-3次方eV光子) 。 辉光在各个方向上几乎是均匀的 , 但微小的残余变化显示出非常特殊的图案 , 与预期相当均匀分布的热气体膨胀到宇宙当前大小的图案相同 。 特别地 , 天空中不同观测角度的光谱辐射包含小的各向异性或不规则性 , 它们会随所检查区域的大小而变化 。 它们已经被详细地测量 , 并且匹配了如果由物质在非常小的空间中的量子涨落产生的小的热变化已经扩展到我们今天看到的可观测宇宙的大小时所期望的 。 这是一个非常活跃的研究领域 , 科学家们正在寻找更好的数据(例如 , 普朗克飞船)和更好的解释膨胀的初始条件 。 尽管许多不同的过程可能产生黑体光谱的一般形式 , 但是除了大爆炸之外 , 还没有其他模型解释这种波动 。 因此 , 大多数宇宙学家认为宇宙大爆炸模型是对CMB最好的解释 。

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