太陽在大多數(shù)人眼中是一個(gè)蘊(yùn)含很多光和熱的火球,那么你是否知道,太陽光其實(shí)在通過太空的時(shí)分并沒有給太空帶來太多的熱量,但太陽光抵達(dá)地球之后,卻會(huì)讓地球上的生物感到非常溫暖。本文為你揭示其中的奧秘。
太空是有溫度的
前不久,美國媒體刊文《太陽那么熱,為何太空那么冷?》,作者利奇·菲爾德在文中稱,你是否知道,太陽光其實(shí)在通過太空的時(shí)候并沒有給太空帶來太多的熱量,但太陽光抵達(dá)地球之后,卻會(huì)讓地球上的生物感到非常溫暖。
值得注意的是,雖然太陽光沒有給太空帶來太多熱量,但是太空還是有溫度的。嚴(yán)格意義上講,溫度衡量的是原子和分子的運(yùn)動(dòng)速度。一件物體有溫度,是因?yàn)闃?gòu)成它的原子和分子在加速運(yùn)動(dòng),這個(gè)過程中產(chǎn)生了熱度。
太空中的物體只要是由原子和分子構(gòu)成的,例如行星、恒星、塵云、宇宙飛船和航天員,都是有溫度的。而太空本身沒有溫度,是因?yàn)樗⒉皇怯稍雍头肿訕?gòu)成的——這個(gè)說法也不夠準(zhǔn)確,即便是“空空如也”的太空中,其實(shí)也有原子存在,只是不太多。
在遠(yuǎn)離恒星和行星的宇宙空間中,有著非常稀薄的氣體,大約一茶匙空間中就會(huì)有一個(gè)原子。不過這個(gè)數(shù)值,與地球大氣層中每一茶匙空氣中有超過10的20次方個(gè)分子的數(shù)量值相比,幾乎可以等同于無。
但太空中因?yàn)橛羞@樣微量的原子——也可以說是有這種非常稀薄的氣體,所以也是有溫度的:大概是“絕對(duì)零度”是以上3℃?!敖^對(duì)零度”是目前已知的最冷溫度,它只存在于分子和原子完全停止運(yùn)動(dòng)時(shí)。
因此,利奇·菲爾德在文中說:若要學(xué)究式地適當(dāng)表達(dá)問題,事實(shí)上“太空太冷”的說法應(yīng)該這樣說:“太空中的氣體為何是冷的?”回答則是:“因?yàn)樘仗罅恕!?/p>
太陽光為何沒有使太空暖起來
首要,太空區(qū)域非常寬廣,被太陽光照耀到的當(dāng)?shù)夭艜?huì)有少許溫度,而沒有被太陽光照耀的當(dāng)?shù)販囟葮O低??墒悄鼙惶柟庹找降膮^(qū)域只是偌大太空中很小的一部分。太空如此寬廣,太陽光照耀時(shí)所開釋出的能量瞬間就被分散了。大環(huán)境來一起共享一丁點(diǎn)熱量,就好比是把一勺熱水倒入一盆冰水之中,熱水所能起到的效果微乎其微。同理,太陽光在通過太空時(shí)能給太空帶來的升溫效應(yīng)也是非常有限。
太空有多大呢?兩顆恒星之間的距離動(dòng)輒就得用“光年”來計(jì)算,比如一位宇航員如果飄浮在太陽與離它最近的恒星比鄰星中間,那么他距這兩顆恒星都約有2.1光年的距離。一個(gè)人能從一顆距其2.1光年的恒星那里得到多少熱量呢?其實(shí)不多!經(jīng)過一番計(jì)算,我們目前得到的數(shù)字是0.000000076瓦。
此外,我們知道熱傳遞主要有三種方式:熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。前面的兩種都需要介質(zhì),即固體和流體,而對(duì)流的介質(zhì)是流體。在太空中,因?yàn)槲镔|(zhì)稀少,彼此之間的距離也足夠遠(yuǎn),熱傳遞基本上只靠輻射,即電磁波傳導(dǎo)的熱輻射。而太陽輻射主要就是通過電磁波與粒子流。
其次,太空上沒有大氣層。大氣層除了能對(duì)世界輻射起到必定的抵御效果,還具有很強(qiáng)的保溫成效。具有大氣層的星球,例如地球,太陽光照耀地球上所開釋出的能量,除了有一部分被耗費(fèi)和使用之外,其他一部分會(huì)被儲(chǔ)存在大氣層中,而儲(chǔ)存的能量可以被帶往全球各個(gè)區(qū)域。所以當(dāng)我們?cè)谔栂卤魂柟庵鄙洌粫?huì)感覺到暖暖的;如果一個(gè)人在月球上,當(dāng)月球到達(dá)最近日點(diǎn),月球表面溫度甚至可達(dá)到127℃,就只能靠宇航服保護(hù)了。
同理,由于大氣層具有必定的保溫效果,即便接連幾日沒有接收到太陽光帶來的熱量,地球的溫度也不會(huì)太低。從本質(zhì)上來看,太空是一個(gè)空間,而地球是一個(gè)星球。太空所觸及的規(guī)模非常寬廣,空間一般也不具有大氣層。比較于太空,地球所包括的規(guī)模非常細(xì)小。此外,地球還具有保溫效果的大氣層,這兩點(diǎn)便是太陽光的抵達(dá)并沒有使太空溫暖起來的主要原因。
在太空中不穿太空衣會(huì)怎樣
上文提到宇航服,就有一個(gè)很有趣的地方:宇航服除了保護(hù)身體不暴露在真空中被輻射污染,還要保護(hù)不被太陽烤焦,同時(shí)也要保護(hù)宇航員不會(huì)被凍僵。只是到底什么時(shí)候可能會(huì)被烤焦,什么時(shí)候可能被凍僵呢?
這又回到了太空很“冷”的問題上。在太空中,一旦離開像太陽一樣的恒星的熱輻射范圍,人體本身就成了一個(gè)熱輻射源——人體熱量會(huì)立刻通過太空中的射線向外輻射,人體自然就會(huì)很快被凍僵甚至凍成冰塊。而在地球上,之所以我們就算走到?jīng)]有太陽直射的陰影處,身體依然能保留大部分熱量,那是因?yàn)槲覀冎車锌諝?,大氣層中?huì)存有大量的熱量,讓我們始終都處于一種“熱浴”中。
而人類如果在太空中不穿太空衣,真實(shí)的結(jié)果可能比預(yù)想還要悲劇。海外媒體曾為此制作了一段視頻來闡述他們認(rèn)為的觀點(diǎn):
1.真空的環(huán)境會(huì)首先將人類身體中的空氣“抽”出來。所以,如果肺部有空氣,肺部就會(huì)首先爆裂;
2.身體中包括血管中的氧氣都會(huì)繼續(xù)膨脹,直到將身體膨脹到平時(shí)的2倍大。只不過由于皮膚極富彈性,人類的身體可能不會(huì)立刻爆炸;
3.任何暴露在外、直接接觸太空稀薄空氣的身體部分中的水分都會(huì)被蒸發(fā)。舌頭和皮膚表面會(huì)像被煮沸一樣,從起泡到破裂;
4.因?yàn)榉尾恳呀?jīng)沒有任何空氣,血液將停止將氧氣輸送給大腦,人會(huì)在15秒內(nèi)就處于昏迷狀態(tài),90秒內(nèi)就會(huì)因?yàn)橹舷⒍劳觯?/p>
5.因?yàn)樘罩蟹浅@?,人的身體會(huì)很快被凍成冰棍;
(參考消息網(wǎng)2017.11.14、《廣州日?qǐng)?bào)》2017.11.17 那拉/文等)