同樣在接受太陽光的照射，為什麼太空那麼冷，地球上那麼溫暖？

寰宇科學新觀察

科學達人,優質創作者

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你可能已經知道這兩個事實：宇宙空間是非常寒冷的，目前天文學家們能探測到宇宙空間中最低溫度是零下273.12攝氏度，非常接近絕對零度（-273.15攝氏度）。高海拔地區比低海拔地區冷，從海平面開始海拔每上升100米，平均溫度就會降低0.6攝氏度。

那麼問題來了，國際空間站所在的太空空間與太陽的距離，比地球表面近，更接近太陽，為什麼那裏那麼寒冷？高海拔地區同樣跟接近太陽，獲得更多的陽光照射，為什麼比低海拔地區冷？

要回答這兩個問題，我們首先需要了解太陽光是如何讓地球變溫暖的。當太陽光到達地球的時候，其中的紅外波長的輻射會被地球吸收，地球會被加熱，就像烤箱中的蛋糕被加熱管加熱一樣。但這些熱量是會很快散失的，地球需要一個保溫層——那就是大氣層。

地球在吸收太陽的熱量後，同樣會以紅外輻射的形式散發熱量（這些輻射的波長比太陽光長），這些紅外輻射不會全部進入宇宙空間，有很大一部分會被大氣層吸收。大氣層中的一些溫室氣體對來自太陽的輻射有很好的“通透性”，但是對地球散發到太空的輻射卻有很好的“阻擋性”，這就讓來自太陽的熱量“易進難出”，也就是我們常說的溫室效應。

如今我們的地球正在經曆“全球變暖”事件，正是因為大氣層中的二氧化碳等溫室氣體太多了，導致地球很難散熱，最終對地球的氣候造成很嚴重的影響。

而了解了大氣層的溫室效應，我們就能解釋為什麼太空空間明明離太陽更近，反而更冷了。因為處於宇宙空間的物體，雖然獲得的太陽光更強烈，更多，但它們獲得的熱量沒能得到保留，會很快散失，因此宇宙空間非常寒冷。曾經有科學家計算過，如果地球失去了大氣層，那麼地表的最低溫度可能會低於零下100攝氏度（可以參考月球）。

而對於高海拔地區比低海拔地區冷這個問題，我們還要考慮分子的平均動能與溫度的關系。有人可能會說，高海拔地區空氣稀薄，溫室效應的效果低，所以高海拔地區更冷，但這只答對了一半。

實際上，空氣中的熱力傳導主要依靠空氣分子，低海拔地區的環境中的空氣分子更多，分子間碰撞的頻率更高，分子平均動能更大，熱力傳導的效率更高，因此低海拔地區環境的溫度更高。

這麼說來，上太空執行任務的宇航員只需要防寒，不需要“防熱”嗎？這麼說可不對，宇航員在太空中同樣會遭到太陽的暴曬，而且接受輻射的強度比地球上的人們高非常多。如果宇航服只能防寒的話，那麼當宇航員飛到地球朝向太陽那一面的上空時，宇航服內的溫度可能會迅速上升到100攝氏度以上。宇航員可能會在高溫下失去生命。

太空飛船上溫度變化是天差地別的，當飛船飛到地球朝向太陽那一面上空時，飛船的某個部分如果得不到散熱的話，溫度會上升到100攝氏度以上。而當飛船飛到地球的陰影之下時，飛船的溫度會下降到零下100攝氏度。俄羅斯宇航員帕達爾卡就曾經表示自己經曆過零下100攝氏度的極寒，也經曆過100攝氏度的高溫。

如果你要問如果一個宇航員如果外太空脫下宇航服，他是怎麼死的？答案可能有三個：缺氧、被凍死、被熱死。可見一套具備溫度調節系統，既能防寒又能隔熱的宇航服，對宇航員的生命保障來說是多麼重要。

總結

地球表面之所以比太空溫暖，是因為地球有大氣層，可以形成溫室效應，為地球保溫，宇宙空間中的物體雖然接受的太陽輻射更多，但散熱太快，沒得到保溫，因此宇宙空間非常寒冷。高海拔地區之所以比低海拔地區冷，是因為低海拔地區環境中的空氣分子密度更高，分子平均動能更高，熱傳導效率更高。