为何太空这么冷?
2018-07-03
我们常常在电影中看到,步出宇宙飞船的人类如果没有任何防护服的保护,要么被迅速冻僵、冻死,尸体稍遇微尘即碎成粉尘;要么就因为太空中的各种射线辐射而使身体迅速变得千疮百孔。
太空中有辐射这一点不难理解,为何太空还会冷得死人呢?《太阳那么热,为何太空那么冷?》一文的作者吉迪恩·利奇菲尔德在文章中称,太空并不是“冷”,而是因为太空并不是任何物体,它本身没有“温度”。如此说来,太空当然也并不会热。
太空是有温度的
严格意义上讲,温度衡量的是原子和分子的运动速度。一件物体有温度,是因为构成它的原子和分子在加速运动,这个过程中产生了热度。
太空中的物体只要是由原子和分子构成的,例如行星、恒星、尘云、宇宙飞船和航天员,都是有温度的。而太空本身没有温度,是因为它并不是由原子和分子构成的——这个说法也不够准确,即便是“空空如也”的太空中,其实也有原子存在,只是不太多。
但太空中因为有这样微量的原子——也可以说是有这种非常稀薄的气体,所以也是有温度的:大概是绝对零度以上3℃。“绝对零度”是目前已知的最冷温度,它只存在于分子和原子完全停止运动时。
因此,利奇菲尔德在文中说:若要学究式地适当表达问题,事实上“太空太冷”的说法应该这样说:“太空中的气体为何是冷的?”回答则是:“因为太空太大了。”
宇航服要抗热又抗冷
你可能想说,离太阳近的地方应该会很热,为何太阳“附近”的太空也是冷的?其实这要看这个“附近”的距离有多远。
在太空中,因为物质稀少,彼此之间的距离也足够远,热传递基本上只靠辐射,即电磁波传导的热辐射。而太阳辐射主要就是通过电磁波与粒子流。
如果一个人在地球表面,距离太阳仅1.5亿公里,即地球与太阳间的距离,那么太阳的热量可以通过热辐射达到每平方米1368瓦。所以当我们在太阳下被阳光直射,只会感觉到暖暖的;如果一个人在月球上,当月球到达最近日点,月球表面温度甚至可达到127℃;如果一个人乘宇宙飞船来到太空,在离太阳更近一些的地方,他就需要宇航服的保护了。
说到这,就有一个很有趣的地方:宇航服除了保护身体不暴露在真空中被辐射污染,还要保护身体不被太阳烤焦,同时也要保护宇航员不会被冻僵。只是到底什么时候可能会被烤焦,什么时候可能被冻僵呢?
这又回到了太空很“冷”的问题上。在太空中,一旦离开像太阳一样的恒星的热辐射范围,人体本身就成了一个热辐射源——人体热量会立刻通过太空中的射线向外辐射,人体自然就会很快被冻僵甚至冻成冰块。而在地球上,之所以我们就算走到没有太阳直射的阴影处,身体依然能保留大部分热量,那是因为我们周围有空气,大气层中会存有大量的热量,让我们始终都处于一种“热浴”中。
●资料来源:《羊城晚报》