太陽表面溫度5500度，地球都曬熱了，為何日地間的太空是冰冷的？

科學吃瓜小乙

高中生物老師,科學愛好者,優質創作者

宇宙中存在眾多天體，但只有恒星可以發光發熱，因而它們理所當然地成為了宇宙中的熱源。

在太陽系中，太陽是唯一的熱源，我們之所以會有“熱”的概念，也正是因為太陽的“無私”加熱。

不過，太陽的加熱方式有點奇怪，它似乎可以“隔空加熱”，地球被曬的暖暖的，太空卻是冷冰冰的。

上一組更直觀的數據：太陽表明溫度約為5500℃，地球表面平均溫度約為15℃，而太空中只有-270.45°C。

當然，地球能維持現在的溫度也離不開大氣層的保溫作用，但即使沒有大氣層，地球只會更熱（白天）。

地球在距離太陽1.5億公里的情況下就能變熱，為什麼地日之間離太陽更近的太空卻那麼冷呢？

太陽的發熱方式

我們常常將太陽比喻成一個燃燒的大火球，可事實上太陽並沒有燃燒，而是在不斷進行核聚變反應。

太陽的主要成分是氫和氦，氫占了四分之三，剩下的大多是氦，其他元素如氧、碳等只占不到2%。

牛頓萬有引力指出，物體之間的引力與其質量成正比，因此質量巨大的太陽擁有太陽系中最強的引力。

眾多大小天體都在太陽引力的束縛下運行，而其本身的氫和氦也被強烈的向內部吸引，造成了核心高溫高壓的環境。

在這種環境下，原子的原子核會與核外電子分開，較輕的氦原子核會發生碰撞融合成較重的氦原子核。

恒星的核聚變反應有多種，太陽核心中主要進行的是質子-質子鏈反應，或者稱為pp鏈反應。

在這個反應中，4個自由的氦原子核融合成了氦原子核，損失的質量會以能量（輻射）的形式被釋放。

太陽中每秒鐘大約進行9.2×10^37次pp反應，3.7×10^38個氫原子核變成氦原子核，釋放出3.846×10^26瓦特能量。

為什麼太空這麼冷

太陽以輻射的形式向外釋放能量，輻射的傳播不需要介質，因此它可以在真空中以光速傳播。

如果太陽輻射碰到“介質”了會怎麼樣？很明顯，“介質”會將太陽輻射的一部分能量吸收掉。

吸收了太陽輻射能量的物體其內部分子的運動會變得劇烈，當分子運動加劇時，物體的溫度也就上升了。

太陽光照射地球就屬於這種情況，因為地球大氣層中含有無數微粒，地球表面更是物質繁多。

（其實我們對溫度的感知主要來自於空氣，氣溫一升高，我們就感覺到熱，反之則感覺到冷）

而太空中基本是真空環境，沒有多少微粒可以吸收太陽輻射的能量，自然就沒有溫度的變化了。

太陽是唯一的熱源，如果不能吸收太陽輻射能量的話，就無法獲得初始的熱量，更不用說後續的熱傳遞了。

即使太空中存在少量微粒，它們也無法為太空的溫度升高有多大貢獻，因為它們是“各熱各的”，毫不相幹。

在地球大氣層中，一個吸收了能量的“高溫”分子會碰撞周圍的“低溫”分子，將熱量傳遞下去，這稱之為傳導。

但太空中幾乎沒有壓強，各個微粒相隔甚遠，一個受熱的分子很難碰撞到另一個不太熱的分子。

另外，除了輻射和傳導之外的第三種熱傳遞方法——對流，在太空中也行不通，因為沒有重力，溫度不同的分子不會發生位置交換。

在太空會被凍僵嗎？

有人會認為，太空中比地球上任何地方都冷，人要是到了那裏肯定會立刻被凍僵，但事實並非如此。

人之所以會被凍僵是因為身體的熱量全部散失，熱量的散失本質是熱量的傳遞，從人的身上傳遞到周圍。

上面說了，熱傳遞有輻射、傳導、對流三種方式，在太空中只有輻射是可行的，單一的散熱方式就意味著人體熱量散失的速度會降低。

如果身處在無法被太陽照射到的位置，一個人被凍僵的時間可能是8-12個小時，具體時間因人而異。

在這個假設中我們並沒有考慮氧氣和低壓，顯然，要真到了太空，它們對於我們而言才是最致命的。

不過，要是運氣好能“蹭”點陽光人是不會被凍僵的，這時候人體的溫度大約是10°C（當在靠近地球大氣層的外太空）。

但不要直接面對太陽，因為在直射情況下，它能把一切物體加熱到120°C，那個時候人鐵定要被烤熟。

最後

由於太空的特殊環境，人類在太空中所使用的設備都必須考慮到極端的溫度變化，比如既要保證它不會被太陽輻射灼燒，又要保證零件能在合適的溫度下正常工作。

宇航服也是同樣的道理，它最基本的一個功能就類似於“空調”：在太陽照射時保持涼爽，反之則保持溫暖。