太陽表面溫度高達(dá)5,500°C。這樣一個“火球”源源不斷地向地球送來光和熱，使得地球表面的溫度可以高達(dá)40~50°C?？商柡偷厍蛑g的太空，溫度卻低至-270°C，這到底是怎么回事？太陽的熱量是如何穿越這片極寒真空，溫暖地球的呢？

太陽的熱，并不是“流”過來的，而是“射”過來的

我們?nèi)粘＠斫庵械摹盁帷眰鬟f，往往靠接觸或者空氣，比如暖氣靠空氣對流，鍋子靠金屬導(dǎo)熱。但你要知道，太陽到地球之間，是一片幾乎真空的太空。真空中沒有空氣分子，也就沒有辦法用“對流”或“導(dǎo)熱”傳熱。

那太陽的熱是怎么傳到地球的？靠的是電磁輻射，準(zhǔn)確來說是紅外線和可見光等波長的電磁波。這種傳熱方式叫做輻射傳熱，它不依賴空氣或任何介質(zhì)，熱量通過光子的形式直接從太陽“發(fā)射”出來，穿越太空，打在地球上。

太陽的表面溫度大約是5778K（約5500°C），它每秒向外輻射出約3.8×102?瓦的能量。穿過1.5億公里的太空，這些能量中約有1361瓦/平方米能抵達(dá)地球大氣層頂，這就是所謂的太陽常數(shù)。

所以說，地球之所以熱，是因為我們在太陽的“照射路徑”上，直接被光打到了。不是太陽把熱“吹”過來，而是我們擋住了它的一束光。

太空為什么冷？因為沒有物質(zhì)，熱無處“存”也無處“傳”

那為什么太陽和地球之間的空間是冷的？因為那是“幾乎完全真空”的環(huán)境，沒有空氣、沒有水、沒有固體顆粒，幾乎沒有任何能存儲或傳遞熱量的介質(zhì)。

在地球上，如果你把一杯熱水放在空氣中，熱會很快通過空氣傳走，水溫下降；但如果你把這杯水放在真空中，它就只能靠自身向外“輻射”熱量，速度就會慢得多。而且在太空中，如果沒有被太陽光直接照射到，你會迅速失去熱量，溫度驟降。

國際空間站的實際運作里就有一個證明：空間站外側(cè)，面向太陽的一面溫度可以達(dá)到+120°C，而背向太陽的一面溫度可以低至-160°C以下，冷熱差高達(dá)近300°C。這不是“空氣冷熱”，這是“有沒有光照”的問題。

所以說，太空并不是“到處都冷”，而是只有在沒被光照到的地方才冷。因為沒有空氣，沒有分子間的碰撞，就無法通過常見的熱傳方式維持溫度。哪怕太陽持續(xù)發(fā)光，只要你不在光束的直射范圍里，你就冷得像在冰窖里。

“溫度”這個詞，在太空里其實意義很復(fù)雜

我們說“太空很冷”，但你有沒有想過：怎么定義“冷”？是說感覺冷？還是說溫度低？還是說能量少？

在地球上，我們習(xí)慣把溫度和“物體冷熱”劃等號。但在物理學(xué)里，溫度的本質(zhì)是粒子的平均動能。也就是說——只有在有大量粒子的地方，溫度這個概念才有意義。

而在地球和太陽之間的太空，每立方厘米只有幾個到幾十個粒子（主要是質(zhì)子），這和地球空氣中每立方厘米就有102?個分子相比，簡直是“空得不能再空”。這意味著，在這種環(huán)境下，“溫度”這個概念幾乎不適用，因為沒有足夠的粒子來定義“平均動能”。

所以，當(dāng)我們說“太空溫度是-270°C”，其實是指：那里幾乎沒有粒子，也就基本沒有動能，所以趨近于絕對零度。但如果你放一個黑色金屬板在太陽直射下，它的溫度可以迅速升高到100°C以上，因為它能吸收光子、轉(zhuǎn)化為熱。

阿波羅宇航員與“太空熱冷”的真實體驗

1969年，阿波羅11號登月任務(wù)中，美國宇航員尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林第一次走出登月艙，踏上月球表面。他們所面對的，不只是地心引力的變化，還有一個更嚴(yán)峻的問題：如何在冷熱極端的環(huán)境中生存。

月球沒有大氣層，白天時陽光直射，月面溫度高達(dá)127°C；夜晚則迅速降至-173°C。這和我們剛才提到的“有沒有被光照”高度一致。宇航服必須具備多層反光、隔熱、散熱、保溫等功能，才能讓宇航員在這么極端的條件下維持體溫。

更重要的是：登月艙和宇航服的熱控系統(tǒng)，必須實時調(diào)節(jié)，不靠空氣流動，而靠輻射散熱。NASA為此開發(fā)了“液冷通風(fēng)服”，內(nèi)有細(xì)小水管循環(huán)冷卻液，把人體多余的熱帶走，再通過輻射板向太空釋放。

這套系統(tǒng)的運行原理，完全建立在熱量無法靠空氣傳播，只能靠輻射排出的基礎(chǔ)上。

如果太空真的“很熱”，我們地球早就“熟”了

我們換個角度想：如果太陽傳熱是靠“熱風(fēng)”吹過來，那地球早就燒起來了。

因為太陽每秒釋放的能量是3.8×102?瓦，如果這些熱量真是通過“空氣”傳過來的，那就相當(dāng)于一臺超巨型熱風(fēng)機對著地球吹，地球根本承受不住。

但事實是，我們只接收到太陽總能量的十億分之一左右。而且這部分能量，還是通過電磁波（光子）以直線方式照射過來，地球靠大氣層、云層、海洋、地表等系統(tǒng)共同調(diào)節(jié)吸收和再輻射，才維持了相對穩(wěn)定的氣溫。

也就是說，正是因為太陽熱量不是“吹”過來的，地球才不會被烤熟。電磁輻射雖然高效，但是“點對點”的，離開直射路徑，能量就迅速降低。

這也解釋了為什么火星雖然離太陽不算太遠(yuǎn)，但表面平均溫度卻只有-63°C；而金星距離太陽更近，卻因為大氣層厚、熱量不易散失，表面高達(dá)460°C。不是距離決定溫度，而是有沒有擋住太陽、有多少能量留住，才決定了冷與熱。

真正把你曬熱的，不是空氣，不是火焰，而是那一道看不見的光線。