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宇宙の温度
宇宙の温度 よく宇宙の温度といわれますが、温度とは、物質を構成する分子の運動が活発かどうかの程度を表す数値であると理解しており、宇宙＝物質ではないので、意味がよくわかりません。ウイキに書いてある温度の定義が正確ではないのでしょうか？ご存知の方、わかりやすく教えてください。
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＃３，５です。 >黒体は分子の集まりで、宇宙の温度とは、正確に言えば黒体の温度のことなんですね。 原子や素粒子から成る黒体もあります。 また、宇宙の温度とは、現在では宇宙背景放射の（エネルギー分布を決める）温度のことです（＃３）。物質は今ではそれとは異なるさまざまな温度を持っています（＃５）。その背景放射が放たれる瞬間までは、放射と物質は熱力学的平衡の状態にあったので、同じ温度を持っていました。そういう時代には、その共通の温度が宇宙の温度です。繰り返しになりますが、現在は背景放射の温度と物質の温度は異なるので、宇宙の温度＝黒体の温度 と言うのは不適切であるように思います。 >やはり温度とはウイキに載っているとおり分子レベルになって初めてあてはまる概念で、素粒子や原子レベルで使う概念ではないと理解すればよろしいでしょうか 温度という概念は素粒子や原子レベルに対しても使えます。おっしゃっているウィキの記事が http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%A9%E5%BA%A6 のことであれば、確かに分子を中心に書かれていますが、「分子」となっているところを（適当に）「粒子」などと読み替えられたらどうでしょう。
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＃３です。 >黒体放射の温度とは、放射されたマイクロ波の温度と理解してよろしいでしょうか。 黒体放射のエネルギー分布（あるいは振動数分布、波長分布）を決めるパラメーターは温度だけであり、その温度は放射した黒体（放射と熱力学的平衡の状態にある物質）の温度そのものです。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%92%E4%BD%93 宇宙背景放射の場合には、放射されてから現在までに宇宙が1000倍も膨張しているため、はじめ約3000ケルビンであった温度が現在は2.7ケルビンまで下がっています。（それに応じて、放射されたときは主として赤外線～可視光であったものが、現在はマイクロ波が主となっています。）一方、137億年前にその黒体放射（背景放射）をした物質は、その後この背景放射とほとんど相互作用せず、今ではまったく異なるさまざまな温度になっています。つまり、背景放射と物質は現在はもう熱力学的平衡状態にないのですが、背景放射のエネルギー分布はある温度での黒体放射のそれ（プランク分布）に極めて近いものになっているので、今でも温度という一つの量だけで（ほぼ）記述できるわけです。 >ウイキにある「温度の定義」は正確ではないように思えますが…。 放射にも温度という概念はあります。
補足
黒体は分子の集まりで、宇宙の温度とは、正確に言えば黒体の温度のことなんですね。やはり温度とはウイキに載っているとおり分子レベルになって初めてあてはまる概念で、素粒子や原子レベルで使う概念ではないと理解すればよろしいでしょうか
- semikuma
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> 黒体放射の温度とは、放射されたマイクロ波の温度と理解してよろしいでしょうか。 ちょっと違います。 黒体から放射されるマイクロ波のスペクトルは黒体の温度によって決まります。 その理由を簡単に説明すると、黒体(物質)も分子からできており、分子(原子)は原子核と電子からできています。 物質の温度は分子の振動の激しさを表しますが、分子(原子)が振動すると、原子核の周りの電子も一緒に振動します。 電子が振動すると、電波が生じます。 電子が激しく動くと、電波の周波数も高くなります。 つまり温度が高くなると、放射される電波の周波数も高くなります。 黒体から熱により放射される電波の周波数はマイクロ波領域となり、そのスペクトルが、黒体の温度に相当するということです。 地球上から宇宙のどの方向にアンテナを向けてもあるスペクトルのマイクロ波が観測され、そのスペクトルが、3K(3ケルビン＝絶対温度3度＝摂氏-270℃)の黒体から放射されるスペクトルに相当します。 これが宇宙の背景放射と言われるものであり、言い換えれば「宇宙の温度」です。 この原因は、ビッグバンの名残だといわれており、3Kの背景放射を発見したペンジャスとウィルソンは、1978年にノーベル賞を受賞しました。
お礼
お忙しいところ稚拙な質問にご丁寧に答えていただき、ありがとうございました。ウイキにある分子の運動にこだわっていました。ウイキの説明にもう少し補足がありましたら、温度の概念をもう少し広くとらえることができていたでしょう。
補足
黒体は分子の集まりで、宇宙の温度とは、正確に言えば黒体の温度のことなんですね。宇宙のいたるところにある黒体はそれぞれ温度が違うと思いますが、統計的に平均した温度なんでしょうか。やはり温度とはウイキに載っているとおり分子レベルになって初めてあてはまる概念で、素粒子や原子レベルで使う概念ではないと理解すればよろしいでしょうか。
宇宙に満ちている黒体放射の温度のことです。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83%AD%E6%B3%A2%E8%83%8C%E6%99%AF%E6%94%BE%E5%B0%84
補足
早速ご回答いただき、ありがとうございます。黒体放射の温度とは、放射されたマイクロ波の温度と理解してよろしいでしょうか。マイクロ波にも温度があるとしたら、ウイキにある「温度の定義」は正確ではないように思えますが…。
- Hohenheim
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「物質」が省略されているだけでしょう。 「部屋の温度」を「部屋の空気の温度」と言わないのと同じですよ。
- debukuro
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そこに物体を置くとどれくらいの温度になるかという意味だと思います 物質が無ければ温度はありませんものね それが理解できない人のための便宜的な説明でしょう 深海での水圧を何トンだというように説明しているのと同じことだと思います
お礼
お忙しいところ稚拙な質問にご丁寧に対応していただき、ありがとうございました。ウイキにある分子の運動にこだわっていました。ウイキの説明にもう少し補足説明があったら、温度の概念をもっと広い概念でとらえていたでしょう。