太空有多冷，它會(huì)下降到絕對(duì)零度嗎？如果你在沒有宇航服的情況下掉進(jìn)去會(huì)發(fā)生什么？雖然科幻電影會(huì)讓我們相信太空非常冷——甚至很冷——但太空本身并不完全冷。事實(shí)上，它實(shí)際上根本沒有溫度。
（圖片來源：Getty Images）
溫度是粒子運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)量，熱量是物體粒子所具有的能量。因此，在一個(gè)真正空曠的空間中，不會(huì)有粒子和輻射，這意味著也沒有溫度。當(dāng)然，太空中充滿了粒子和輻射來產(chǎn)生熱量和溫度。那么太空有多冷，有沒有真正空曠的區(qū)域，有沒有溫度下降到絕對(duì)零度的地方？
恒星如何加熱太空
太空中最熱的區(qū)域緊挨著恒星，恒星包含啟動(dòng)核聚變的所有條件。當(dāng)來自恒星的輻射到達(dá)太空中含有大量粒子的點(diǎn)時(shí)，事情真的會(huì)變暖。這給了像太陽這樣的恒星的輻射一些實(shí)際行動(dòng)的東西。這就是為什么地球比我們的星球和恒星之間的區(qū)域溫暖得多。熱量來自我們大氣中的粒子，這些粒子用太陽能振動(dòng)，然后相互碰撞，分配這種能量。
- 由旅行者2號(hào)拍攝的天王星表面溫度變化的假彩色復(fù)合圖像。（圖片來源：美國宇航局）
然而，靠近我們的恒星和擁有粒子并不能保證溫暖。水星 – 最接近太陽 – 白天非常熱，晚上寒冷。它的溫度下降到95開爾文（-288 ?華氏度/-178 ?Celsius）的低點(diǎn)。天王星上的溫度下降到-371 ?F（-224 ?C），使其比離太陽最遠(yuǎn)的行星海王星更冷，海王星的表面溫度仍然非常冷-353 ?F（-214 ?C）。
這是天王星在存在早期與地球大小的物體碰撞的結(jié)果，導(dǎo)致天王星以極端傾斜的方式繞太陽公轉(zhuǎn)，使其無法抓住其內(nèi)部熱量。遠(yuǎn)離恒星的粒子是如此分散，以至于除了輻射之外，通過任何東西傳遞熱量是不可能的，這意味著溫度會(huì)急劇下降。這個(gè)區(qū)域被稱為星際介質(zhì)。星際介質(zhì)中最冷和最密集的分子氣體云的溫度可能為10 K（-505 ?F/-263 ?C或），而密度較低的云可以高達(dá)100 K（-279 ?F/-173 ?C）。
什么是宇宙背景輻射？
宇宙是如此浩瀚，充滿了如此眾多的物體，有些熾熱，有些是難以想象的寒冷，以至于給空間一個(gè)單一的溫度應(yīng)該是不可能的。然而，有一種東西滲透到我們整個(gè)宇宙中，溫度均勻到100，000分之一。事實(shí)上，這種差異是如此微不足道，以至于熱點(diǎn)和冷點(diǎn)之間的變化僅為0.000018 K。這被稱為宇宙微波背景（CMB），它的均勻溫度為2.7 K（-45?F/ -270?C）。由于0 K是絕對(duì)零度，因此溫度僅比絕對(duì)零度高2.725度。
- 宇宙微波背景輻射的圖像，其溫度為2.725 K（-450 F / -270 ?C）。（圖片來源：歐洲航天局）
CMB是大爆炸后僅40萬發(fā)生的事件的殘余物，稱為最后一次散射。這是在電子與形成氫原子的質(zhì)子結(jié)合后，宇宙不再不透明的點(diǎn)，這阻止了電子無休止地散射光并使光子能夠自由旅行。因此，這個(gè)化石遺物“凍結(jié)”到宇宙中，代表了物質(zhì)和光子在溫度方面對(duì)齊的最后一點(diǎn)。構(gòu)成CMB的光子并不總是那么冷，需要大約138億年才能到達(dá)我們，宇宙的膨脹已經(jīng)將這些光子紅移到較低的能級(jí)。起源于宇宙比現(xiàn)在更密集和更熱的時(shí)候，構(gòu)成CMB的輻射的起始溫度估計(jì)約為3，000 K（5，000 F / 2，726?C）。隨著宇宙繼續(xù)膨脹，這意味著現(xiàn)在的空間比以往任何時(shí)候都更冷，而且越來越冷。
如果你暴露在太空中會(huì)發(fā)生什么？
如果一名宇航員獨(dú)自在太空中漂流，那么暴露在太空的真空中就不能像科幻小說中經(jīng)常描繪的那樣凍結(jié)宇航員。熱量傳遞有三種方式，傳導(dǎo)，通過觸摸發(fā)生，對(duì)流發(fā)生在流體傳遞熱量時(shí)，以及輻射通過輻射發(fā)生。
由于缺乏物質(zhì)，傳導(dǎo)和對(duì)流不會(huì)在空間中發(fā)生，并且僅通過輻射過程可以緩慢地傳遞傳熱。這意味著熱量不會(huì)在太空中快速傳遞。由于冷凍需要傳熱，暴露的宇航員 – 僅通過輻射過程失去熱量 – 由于缺乏大氣層，會(huì)死于減壓，這比他們冷凍致死的速度要快得多。
