盡管地球上最冷時(shí)能達(dá)-93.2℃,最熱時(shí)則能到56.7℃,但地球最近數(shù)千年來的平均溫度一直維持在15℃左右,令人非常好奇的是,太陽(yáng)的溫度在5500K左右,大約是5226℃,在太陽(yáng)和地球之間廣袤的太空卻處接近絕對(duì)零度!

比如月球夜間甚至低到-183℃,需要核電池產(chǎn)生熱量來保溫,而在近地軌道的太空也是冷到結(jié)冰,阿波羅13號(hào)當(dāng)年從月球返回地球,由于服務(wù)艙爆炸,電池電量不足,幾位宇航員凍到發(fā)抖,而在《復(fù)仇者聯(lián)盟》中的烏木喉,直接在太空中凍成了冰坨坨,地球都曬熱了,為什么天空是冰冷的?

溫度是怎么來的?
在了解溫度之前,先來大致了解下太陽(yáng)為什么會(huì)發(fā)光發(fā)熱:太陽(yáng)是個(gè)直徑大約140萬(wàn)千米的恒星,如此大質(zhì)量的天體,引力坍縮導(dǎo)致的內(nèi)核溫度升到了極高的程度,使得氫原子的電子已經(jīng)脫離軌道,原子核處在離子狀態(tài)。

而超高溫度下,氫原子核的碰撞聚變成了氦原子,在這個(gè)過程中損失的那部分質(zhì)量轉(zhuǎn)變成了能量,而在太陽(yáng)內(nèi)部,大約有一個(gè)直徑30多萬(wàn)千米的區(qū)域正在進(jìn)行著這樣的反應(yīng),太陽(yáng)的熱量就是從這散發(fā)出去的。

這個(gè)部位的熱量通過輻射、對(duì)流傳導(dǎo)到了表面,將整個(gè)太陽(yáng)都燒成了等離子狀態(tài),地球上曬到的光和熱就是太陽(yáng)表面散發(fā)出來的,但能量來源在內(nèi)核部位。

溫度到底是什么?
上文中剛剛聊到了太陽(yáng)內(nèi)核部位的聚變過程,由于引力坍縮的能量輸入,氫原子的電子已經(jīng)游離,處在等離子狀態(tài),而原子核之間的劇烈運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了碰撞的發(fā)生,也就是核聚變產(chǎn)生的真正原因。

在這個(gè)過程中,引力坍縮是能量來源,碰撞是過程,聚變和釋放能量是結(jié)果,而表現(xiàn)就是溫度!舉例的是太陽(yáng)內(nèi)核,但溫度的本質(zhì)是微觀粒子的運(yùn)動(dòng)卻是不會(huì)改變的,這個(gè)道理早在100多年前前赴后繼的科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了。

比如開水燙到人,那是水分子劇烈運(yùn)動(dòng)碰撞了人的皮膚,能量被皮膚吸收,超過了皮膚承受極限而燙傷,假如溫度低一些,那么撞擊到皮膚的水分子能量就不一定會(huì)傷到人,反而會(huì)讓我們暖洋洋的很舒服。

假如微觀粒子都靜止不動(dòng)了,那么它的溫度就趨向于絕對(duì)零度,當(dāng)然這是一個(gè)不可到達(dá)的溫度,只能通過物理計(jì)算。
熱有幾種傳遞方式?
冬日里泡熱水澡就是熱的一種傳導(dǎo)方式,溫?zé)岬乃佑|到了人體,將熱量傳遞給了皮膚,這是傳導(dǎo),還有一種就是曬太陽(yáng),暖洋洋的陽(yáng)光曬在人身上,渾身舒坦,這就是熱的輻射方式,媒介是光(包括可見光和其他不可見的低頻(紅外)高頻輻射(紫外))。

光子撞擊皮膚,將能量傳遞給了人體皮膚原子外圍的電子,使得電子能級(jí)躍升,再跌落釋放出能量,再吸收,再跌落一直重復(fù)這個(gè)過程,使得人體溫度上升,當(dāng)然如果光子能量很大,那么會(huì)灼傷人,比如用透鏡聚光或者夏日里暴曬太久。

還有一種則是對(duì)流,這個(gè)方式在北方比較多見,冬天的取暖片上方感覺最熱就是這個(gè)原因。
為什么太空那么冷
了解了熱傳遞的三種方式,那么討論太空冷熱就簡(jiǎn)單多了,溫度的本質(zhì)是微觀粒子的運(yùn)動(dòng),所以它需要一種媒介來表現(xiàn),那么太空中用什么媒介來表現(xiàn)溫度呢?答案是沒有!因?yàn)槔碚撋系奶湛梢杂煤暧^狀態(tài)的“什么都沒有”來表達(dá)。

但事實(shí)上太陽(yáng)系內(nèi)的太空仍然充斥這大量的帶電粒子,這是來自太陽(yáng)的高能粒子,也有黃道面上聚集的大量塵埃,但這就是和地球最稀薄的100千米高度的大氣層頂端分子數(shù)量都無法相比,能表現(xiàn)出溫度的媒介太少,所以理論上的太空是“溫度”是很低的。

黃道光成因
就像大氣層中有一個(gè)熱層,此處的溫度高達(dá)成百上千度,但卻非常寒冷,因?yàn)檎w能給予的能量太少了!所以在幾乎沒有任何粒子運(yùn)動(dòng)的太空,它的溫度接近絕對(duì)零度。
太空真的那么冷嗎?
有一種誤解是太空真的很冷,人到了太空馬上就會(huì)結(jié)冰,但這其實(shí)錯(cuò)得很離譜,人體感覺冷有幾種狀況,比如接觸冰塊或者被寒風(fēng)吹到,會(huì)感覺很冷,但在太空,既沒有寒風(fēng)也沒有冰塊,請(qǐng)問怎么個(gè)冷法?

當(dāng)然還有輻射會(huì)降溫,但人體體溫本來就不高,輻射散熱效率很低,人體并不會(huì)瞬間結(jié)冰,所以太空并不冷,但最可怕的不是這個(gè)因素,而是“真空”,這個(gè)狀態(tài)下,人體表面液體會(huì)大量蒸發(fā)帶走熱量,這才是低溫的來源,但人體表面水分有限,很快就會(huì)停止,人體也會(huì)在死亡后通過輻射慢慢降溫,最終還是會(huì)結(jié)冰,只是過程會(huì)很久。

比如丟一坨水到太空,它并不會(huì)先結(jié)冰,而是先沸騰,在沸騰過程中被帶走大量的熱后結(jié)冰,要不然太空中的冰是哪來的,不都變成水蒸氣了么?
地球真的是被曬熱的嗎?
準(zhǔn)確的說,地球并不是被曬熱的,而是被捂熱的!地球和火星很大的不同就是有一個(gè)比較厚實(shí)的大氣層,還有水蒸氣以及二氧化碳等,還有水圈和巖石圈等組成!

其中最關(guān)鍵的有兩個(gè),一個(gè)是大氣圈,一個(gè)是水圈,這是地球保溫的最大功臣,假如沒有這兩個(gè)溫室效應(yīng),那么地球的溫度大約會(huì)是-21℃,當(dāng)然這個(gè)溫度下赤道還是會(huì)比較溫暖,但夜間也會(huì)冰冷刺骨,而其他地區(qū)則會(huì)滴水成冰,生命根本就不會(huì)誕生!

所以適當(dāng)?shù)臏厥倚?yīng)是必須的,但過高也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果,就像金星就是溫室效應(yīng)失控了,表面溫度超過450℃,簡(jiǎn)直比地獄還地獄!