宇宙空間非常寒冷，星際塵埃溫度可達-260℃，而宇宙微波背景輻射溫度為-270.15℃，只比絕對零度高了2.7K。而絕對零度是物質原子、分子停止熱運動的最低溫度，這只是一個理論上存在的概念。宇宙空間溫度這麼低，但如果我們人體暴露在太空中並不會因為寒冷而死亡，更不會瞬間凍結，甚至你也不會覺得冷，只會死於低壓環境；當然國際空間站並不會去擔心空間太冷，而去加熱宇航員所在的太空艙，反而要增加額外的裝置，加大散熱面積去給空間站降溫，這是為什麼呢？

先了解下簡單的概念：什麼是熱量？什麼是溫度？

所有物質都是由分子和原子組成的。而原子和分子總是以不同的方式隨機運動（包括平移、旋轉、振動）。原子和分子的運動就產生了熱量或熱能。因此所有物質都有熱能。原子或分子隨機運動得越劇烈，熱量或熱能也就越高。當然，我們用來衡量熱能的溫度也就越高。

上圖為動力學模擬的水分子動畫。綠色的線表示氧和氫之間的氫鍵。氫鍵比共價鍵要弱得多。然而，當大量氫鍵協同作用時，它們會產生很強的熱效應。那麼溫度是什麼？

溫度是衡量物質分子運動的平均動能，是大量分子熱運動的集體表現，含有統計意義。對於個別分子來說，溫度是沒有意義的。因為一些原子和分子的運動速度比另一些快。溫度是給定系統中所有原子和分子能量的平均值。溫度與系統中有多少物質無關。它只是系統能量的平均值。簡單來說，溫度就是人們用來恆星物體冷熱程度的物理量。

那麼熱量是如何損失的？就是說，熱能如何傳遞？

熱能可以透過三種方式從一個地方轉移到另一個地方：固體傳導，流體（液體或氣體）的對流，以及熱輻射。但是這三種方法中：傳導是傳遞熱量最有效的方法。如果系統中存在溫度差，熱量總是會從較高的溫度轉移到較低的溫度。

熱傳導

上圖為咖啡的熱紅外影象。注意一下熱咖啡與杯子接觸位置的彩色圓環，表示了熱能透過杯子的傳遞。這在金屬勺子上也能看到。這是一個熱傳導非常好的例子。

當兩個物體在不同溫度下相互接觸時，就會發生熱傳導。熱能從較熱的物體流向較冷的物體，直到它們處於相同的溫度。傳導是熱量透過物質分子的碰撞而發生的單向運動，在兩個物體接觸的地方，較熱物體中運動較快的分子與較冷物體中運動較慢的分子發生碰撞。

當它們發生碰撞時，速度較快的分子將部分能量（動能）傳遞給速度較慢的分子。較慢的分子獲得更多的熱能（動能），並與較冷物體中的其他分子發生碰撞。這個過程一直持續，直到來自較熱物體的熱能完全擴散到較冷物體。

有些物質比其他物質更容易傳熱。固體比液體好，液體比氣體好。金屬是熱的良導體，而空氣是熱的不良導體。當你接觸比你的面板更熱或更冷的東西時，例如當你在溫水或冷水中洗手時，或者我們與熱空氣、冷空氣接觸，這就是典型的傳導傳熱。這是熱量損失最快、最有效的方式，這不用多說，暴露在冷空氣中瞬間就能體會到什麼叫熱量流失。

對流：

熱紅外影象顯示的熱油在鍋中沸騰。油透過對流把熱量從鍋底轉移上來。

在液體和氣體中，對流通常是最有效的傳熱方式。當液體或氣體中較熱的區域上升到較冷的區域時，就會發生對流。當這種情況發生時，溫度較低的液體或氣體就會取代溫度較高的區域。這個迴圈導致了一個連續的對流模式，熱量被轉移到較冷的區域。當我們在鍋裡燒水時，就會看到熱對流。上升的氣泡是水較熱部分上升到頂部較冷的部分。我們還聽過這樣一句話“熱空氣上升，冷空氣下降”這是對大氣對流的一種描述。熱量透過空氣的迴圈而轉移。

熱輻射:

銀河系中心的熱紅外影象。來自眾多恆星和星際雲的熱量透過輻射穿越了24000光年到達我們的紅外望遠鏡。

傳導和對流都需要物質來傳遞熱量。輻射是一種最低效的傳熱方法，它不依賴於熱源和被加熱物體之間的任何接觸。例如，即使我們不接觸太陽，我們也能感受到它的熱量。熱可以透過熱輻射在真空中傳播。熱輻射（通常稱為紅外輻射）是一種電磁輻射（或光）。輻射是一種能量傳輸形式，由以光速傳播的電磁波組成。不需要交換質量，也不需要介質。

當原子的高能電子下降到較低能級時，物體就會發出輻射。損失的能量以光或電磁輻射的形式發射出來。原子吸收能量也可以使電子“躍遷”到更高的能級。所有物體都吸收和發射輻射。當能量的吸收平衡了能量的發射，物體的溫度保持恆定。如果能量的吸收大於能量的發射，那麼物體的溫度就會升高。如果能量的吸收小於能量的發射，那麼物體的溫度就會下降。

掌握了以上的知識，我們就可以完美的解決問題。

為啥國際空間站害怕過熱，要專門增加散熱面積來降溫？為啥人體暴露在空間中並不會瞬間凍結？

相信你已經有答案了，但是我還是再重複下。

關於外層空間最常見的誤解之一是，任何進入外層空間的東西都會立刻被凍結。但實際上，由於空間是真空的，沒有任何介質來進行熱傳導而帶走熱量，熱能只能是透過電磁輻射（光）的方式緩慢的損失，而這個電磁輻射還在紅外波段，可想而知這個過程是多麼的緩慢，以至於像白矮星已經死亡的恆星，也需要數萬億年的時間才能冷卻下來，實際上它們可能是宇宙中最後的熱點。下面再舉個粒子：

如果我們把手伸進預熱好的烤箱，其中的空氣和金屬架子的溫度是一樣的，但只有架子灼傷面板，因為它是一種緻密的結晶體，可以非常有效地傳導熱量，而空氣是由質量和密度低得多的氣體組成的，相比之下空氣是一個不良的熱導體。還有在冬天我們敢靠近火爐去透過熱輻射取暖，但你絕對不敢用手去摸火爐。這些例子都說明了熱傳導比熱輻射要高效的多。

還有在同樣的溫度下，金屬物體就要比空氣冷的多，你可以摸下身邊的金屬物體試一下，這是因為金屬能更快的帶走身體的熱量。

而真空基本就不會發生熱傳遞，所以熱量損失的非常緩慢。而國際空間站上的裝置眾多，每一個都會產生熱量，熱量的大量積聚就是導致人員無法承受，因此國際空間站配備了充滿迴圈氨的巨大空間散熱器，以增加輻射面積。

人體呢？當我們瞬間暴露在太空，也只是透過熱輻射損失身體的熱量，所以我們可能並不會感覺到冷，就會因為低壓肺破裂而死。

主要是那個永不熄滅的太陽能咯。每平方米達到一個多千瓦，金屬外殼，傳熱效率又高，內部會變成蒸鍋。好在陰影部位，就是太空常溫，幾個K氏度。這個方面，熱機最拿手，二端溫差越大，效率越高。