• 2017年11月15日

    太阳很热,为何太空是冷的?


    太阳是热的,然而太空为何是冷的?首先,你需要知道的是,这一问题实际上并无意义——就其字面意思而言并无意义。太空不“冷”,因为太空不是任何物体,它没有“温度”。

    严格意义上讲,温度衡量的是原子和分子的运动速度。因此,太空中的物体,例如行星、恒星、尘云、宇宙飞船和航天员,是有温度的,因为他们都是由原子和分子构成的。太空本身没有温度,因为它不是由原子和分子构成的。

    但是,即便是“空空的”太空中,也有原子,尽管不多。远离恒星和行星的宇宙空间中有着非常稀薄的气体,大约一茶匙空间中有一个原子。相比之下,在地球大气层中,一荼匙空气中有超过10的20次方个分子。

    这种非常稀薄的气体的确有温度:绝对零度以上3摄氏度。绝对零度是可能达到的最冷温度——分子和原子完全停止运动时。因此,若要学究式地适当表达,问题事实上应该是:太空中的气体为何是冷的?

    因为太空太大了。如果你飘浮在太阳与离它最近的恒星比邻星中间,距这两颗恒星都约为2.1光年。你能从一颗距你2.1光年的恒星那里得到多少热量呢?不多!经过一番计算,得到的数字在0.000000076 瓦。

    但是,为何太阳附近的太空也是冷的?如果你距离太阳仅1.5亿公里(正是地球与太阳间的距离),那么,太阳的热量将较为集中:每平方米1368瓦。

    因此,如果你被阳光直射,你不会冷。这正是我们需要航天服的原因:除了保护你不暴露在真空中,还保护你不被烤焦。地球轨道中被太阳直射的物体能达到120摄氏度。

    然而,矛盾之处在于你还需要航天服保护你不被冻僵。即便你处于地球轨道中,太空也可能是非常冷的。为何?

    在地球上,你脱离太阳直射范围进入阴影处后不会马上冻僵的原因是,你周围的空气中仍存有大量热量,就像处于热浴中。然而,在太空中,如果你处于没有阳光的地方,没有空气,也没有热浴。你体内的热量将开始逃走一一通过辐射。若没有航天服保护你,你最终会被冻僵。

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