“太空是真的空”

“太空是真的空”，這不是一句玩笑話，而是真實情況就是如此。要了解這個問題，我們要先從宇宙的一些基本屬性說起。

根據普朗克衛星最新的觀測結果來看，目前為止，宇宙在千分之六的精度上是平坦的。這裡的“平坦”並不是很多人理解的那樣在一塊平地，而是說宇宙在大尺度上幾乎是不彎曲的。

在此基礎上，科學家提出了一個概念：宇宙臨界密度。所謂的宇宙臨界密度是指，

根據愛因斯坦的廣義相對論，一個以物質為主的宇宙停止膨脹的時候，所對應的宇宙密度。

由此，我們以得出一個關於宇宙臨界密度的公式：

公式看不懂其實沒關係的，我們只要知道，當把哈勃常數已經是上面的“H”取值為70 （km/s·Mpc），所對應的宇宙臨界密度就是p=0.9*10^-29（g/cm^3），如果把宇宙中的物質都視為氫原子，這個密度大概就是1立方米內只有一個氫原子，這個空曠的程度是我們目前在任何一個實驗室都做不出的，科學家所做到最好的“真空”都比這個密度大得多。

而根據普朗克衛星觀測到的宇宙微波背景輻射得到的哈勃常數H其實是很接近於70的，也就是說，宇宙的真實密度非常接近於一立方米只有一個氫原子的狀態。所以，太空其實是非常非常的空，幾乎接近於真空。

太空會體現出溫度麼？

根據經典物理學對於溫度的定義：

由於太空的這種接近於“真空”的狀態。所以實際上，太空並不能明顯地體現出溫度來，也就是說，如果有個人在太空中沒宇航服，那他其實不會被凍死，而是因為壓強太低，導致體液沸騰而死，或者是因為壓強太低，導致肺功能障礙而死（也就是憋死）。因此，太空並不是冷到不行，而是很難顯現出溫度來。

所以，當Sunny穿過太空的過程中，由於宇宙的密度實在太低，溫度其實很難被表達出來。說白了就是，太Sunny可以在宇宙空間中暢通，很少能撞到分子和原子，讓其熱運動加劇。也就沒有所謂的給太陽加熱的作用了。

太陽為什麼能把熱量傳遞給地球

而相比於太空的密度，地球的物質密度就大太多太多了，是由大量的分子和原子構成的，它們是可以吸收到大量的熱讓自身的熱運動急劇的。

太陽輻射可以使得地球的分子熱運動加劇，反映到巨集觀上，就是地球變熱。而且這些熱，並不是一下子消散掉，而是一部分熱量被地球通過大氣和水的比熱容給鎖住了。

當然，變熱也有很多種方式，熱對流，熱輻射和熱傳導。太陽傳遞過地球熱量的主要方式就是熱輻射。而地球將這些熱分攤到各個地方就會利用到熱傳導和熱對流。

不僅如此，由於地球有足夠厚度並且成分比較合理的大氣層，所以可以鎖住一部分熱量，不會讓熱快速消散。其次，地球表面存在大量的水，我們都知道水的比熱容很大，水也可以鎖住大量的熱量。基於這兩點因素，所以地球的晝夜溫差並不大。

最後我們來總結一下，溫度是指微觀世界中，分子熱運動的劇烈程度。根據觀測和理論計算，宇宙的密度極其低，一立方米大概也就一個氫原子的水平，所以太空不是溫度特別低，而根本體現不出溫度來。其次，地球密度遠遠大於太空，是由大量的分子和原子構成的，因此，地球是有足夠的分子和原子吸收太陽輻射，以至於自身分子熱運動加劇的，這也是為什麼地球可以吸收太陽輻射的原因。

Sunny穿過冰冷的太空把熱量帶到地球，雖然Sunny在太空中加熱了八分半鐘，但是太空的溫度依然是低到零下270攝氏度，主要就是因為太空幾乎接近絕對真空，沒有物質存在。

Sunny要想把太空“加熱”它有三種途徑：一是對流、二是傳導、三是輻射。

三種途徑中對流和輻射佔據主要作用，而熱輻射效果不明顯。在太空中恰恰相反因為接近於真空狀態，熱量不能通過對流和傳導的方式傳播，只能通過輻射。

任何物體溫度只要超過絕對零度就可以向外輻射，同時也可以接受輻射。這兩者的差值就是物體熱量的增減值。而太空中的零下二百七十攝氏度幾乎就是宇宙背景微波輻射，這一抹宇宙大爆炸的餘暉。

最根本的原因就在於大氣層！

溫度的本質是微觀粒子運動劇烈程度的體現！

電磁波的能量載體是光子，當太Sunny中的光子撞到地球空氣分子上，會導致空氣分子吸收能量而加劇運動，於是氣溫升高。

當然大部分太陽輻射都被地表吸收了，吸收太Sunny的地表中的原子核外電子處於激發態，也會向外輻射電磁波。於是這些電磁能量首先被空氣分子吸收，再傳到外太空去。

地表就相當是煤氣灶的鍋，空氣就相當鍋中的水。加熱水有兩種方式同時進行。

第一種，太Sunny直接照射空氣分子上，加劇微觀粒子的運動程度，導致溫度升高。

太Sunny照到太空中之所以不會熱，在於太空大部分是真空，而且很空曠

太空中沒有物質，就不能吸收太陽發出的電磁波。如果在太空中隨便取一個空間，這個空間裡除了光子，基本沒有其他粒子了。那麼光子就不能把它的能量傳遞給其他微觀粒子。既然沒有除了光子之外的微觀粒子，也就很難體現出溫度。太空的溫度也就是單位空間內光子的運動劇烈程度，而這體現出的溫度遠沒有空氣大分子強烈。

比如月球，由於沒有大氣層，太陽直射到月球表面，其能量不會分散給空氣分子，月球表面會直接吸收這些能量導致最高溫度達到160℃。

在月球的夜晚，由於沒有大氣層的遮擋，月球會把多餘的能量直接輻射到外太空。導致最低溫度達到了-180℃。

夏天溫度高，是由於太陽直射點在這一區域。這就意味著單位時間內，太陽射向該區域的能量多，導致空氣分子運動異常劇烈。即便到了夜晚，空氣分子的劇烈運動程度也不至於降的過低，導致夏天的夜晚也挺熱。

太陽的表面溫度達到了6000℃，太陽中心溫度接近2000萬℃，那就有疑問了，太陽溫度這麼高，為什麼到達地球上溫度卻是剛剛好呢？

太陽的熱量那麼大，我們就在思考為什麼地球和太陽的太空之間卻是冷的？

先來說熱量是怎麼才能傳播的，根據物理知識，熱量的傳播有三種途徑，傳導，輻射和對流。

傳導:最直觀的例子就是冬天在火爐邊烤手，傳導要求的必須是有傳導介質；

當我們在火爐邊的時候，儘管沒有肢體接觸火源，但是依舊會感覺到溫度這就是空氣的傳導作用；輻射:紅外線取暖器就是這個原理。

太空是個真空環境，光雖然可以在真空中傳播，但是問題是溫度不可以，溫度是需要介質的。溫度在本質上是分子的高速運動，而在太空中每立方厘米也就只有那麼幾個原子，再怎麼高速運動都不會產生溫度的。

太陽的熱量照向地球的時候，也是由於地球和太陽之間的真空環境中沒有可以傳導熱量的介質。因此地球和太陽之間的太空中溫度一直那麼低。

坐過飛機的人都有這個經驗，飛機飛到高空，溫度會越來越低。似乎這個經驗和我們生活中烤火爐的感受不一樣，難道不是離火爐越近越熱嗎？

關於這個問題，物理學上的解釋是這樣的：

光線是一種輻射能量，它在空氣中傳播，空氣是不吸收這種輻射能量的，當太Sunny穿過整個大氣層（假如沒有云），直接到達地面，而地面會吸收大部分的輻射能。因此，真正在發熱的物體是地面，地面再對其周圍的空氣進行加熱。離地面越近，空氣溫度就越高。而高空離地面遠，自然高空的空氣溫度就低。高空的空氣的熱量，主要是靠和地面空氣的對流而變熱的，並不是依靠太陽的照射。

另外，當太陽照射在我們身上的時候，我們的身體直接在接受太陽的輻射能量，所以會感受太陽的輻射熱量，此時，我們的身體既是輻射的接受體，也是對周圍空氣加熱的發熱體。

對火爐取熱來說，原理上和太Sunny差不多，不過火爐的發熱是一個區域，隨著距離增加，輻射能就逐步降低，這就是我們離開火爐越近，就會感到越熱的原因。

所以，這個問題的關鍵就在於，當光線不能穿透某個媒介的時候，這個媒介才是真正的熱源。

以前的農村每到冬天就經會常看到一些老人坐著小板凳靠在南牆根晒太陽。身上被太陽晒得暖洋洋的真是愜意極了。

圖示：晒太陽的老人

晒太陽可以讓人的身體熱起來，實質上是太陽的光線讓人的身體溫度升高了。那為什麼太陽的光線可以讓人體變熱，讓地球上的所有物體都能升溫，而同樣是充滿Sunny的太空中卻冷的不行呢？要搞清楚這個問題，我們就要先搞清楚溫度的本質是什麼？溫度就是用來表示物體冷熱程度的物理量。物體越熱溫度就越高。從微觀上講，溫度衡量的就是物體分子熱運動的劇烈程度。那麼物體分子的熱運動越劇烈，溫度就會越高。

圖示：溫度上升

這樣我們就明白太陽和地球之間的太空為什麼冷到不行了。因為那裡的物質分子極少，幾乎是真空的。即使是太空裡面的分子運動再劇烈，但是由於分子數量太少了，這樣溫度照樣會很低。

然而當Sunny到達地球后，空間中的物質突然增多了，地球的空氣中含有大量的空氣分子，太Sunny會讓這些空氣分子運動加劇，氣溫就會上升了，我們就會感覺熱了。特別是在夏天的時候，太Sunny直射，光線很充足的情況下，溫度會升的很高。這時候如果把金屬製成的物體放在太陽底下溫度會升的很高，放上一個雞蛋估計都能煎熟了。

圖示：太Sunny可以讓汽車後備箱溫度升得很高

即使是在地球之外的太空之中，太Sunny線都會讓它照射到的物體溫度升的很高。比如地球上方的人造衛星，它朝陽的一面溫度也會升的很高，而它沒有被太Sunny照射到的地方溫度就冷到不行。同樣的這種現象也發生在月球上。月球的白天Sunny照射的時候溫度可高達160℃，但是到了晚上沒有太Sunny照射的時候溫度又低到零下180℃。

因此我們說，太陽到地球之間的太空冷到不行是因為太空中沒幾乎沒有物質分子做熱運動。而地球上的情況則完全相反了，地球上有著大量的物質，只要分子熱運動加劇我們覺得熱了。

太陽本質上就是一個巨型等離子體，以核聚變為能量來源的太陽每時每刻都在向外發射電磁波（光本質上也是電磁波），這些電磁波經過8分20秒的飛行後就會抵達地球大氣層，而地球大氣層中的巨量分子則會吸收這些能量從而高速運動，於是氣溫就升高了。

地球之所以能夠在寒冷的太空中保持宜人的溫度，最大的功臣就是地球厚密的大氣層和地磁場，前者保證地球有巨量分子可以通過吸收太陽輻射的方式產生溫度，後者保證地球的大氣層不會被太陽輻射中的高能帶電粒子所剝離。

地球磁場保護我們免受高能粒子的侵襲，太Sunny裡的光子在打到地表後，地表本身又會反過來加熱空氣分子，然後再加上大氣層這個厚實的“保溫被”，地球才能在接近絕對零度的太空中擁有舒服的溫度。

太空中的空間站在面向太陽的時候其表面溫度可達上百攝氏度，而背向太陽時又會降到零下幾百攝氏度