进入外太空必备知识之温度篇!看看外太空各不相同的宇宙温度吧!

外太空的温度是2.73开尔文(零下270.42摄氏度,零下454.75华氏度)。这个其实是放射到整个宇宙四处的宇宙微波背景辐射的温度。

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图解 :根据WMAP对宇宙微波背景辐射的观测所绘制的图像。

太空深不可测空无一人,还有比它更理想的旅游目的地吗?虽然它有着应有尽有的……虚无。不过如果真有机会去一趟,你都需要带上什么?地球上最冷的城市是俄罗斯的雅库茨克,年平均温度大致为零下50摄氏度(零下58华氏度)。好像已经够冷了是吧?外太空比这还要冷些,所以千万别忘了多带一件外婆织给你的毛衣……

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当然啦,因为太空船里会对温度进行热控制,你要是没打算不穿太空服出舱门,也不用太担心太空的极寒。要是没有热控制,后果真是不敢想象。

打个比方。国际太空站向阳那一面的温度,差不多能达到121摄氏度(250华氏度)的高温,这时候背面可以降至冻死人的零下157摄氏度(零下250华氏度)。感谢老天我们有空气调节系统。话说回来,在我们回答问题之前,有点儿事儿你得知道……

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太空其实没有温度

一方面“温度”基本上是衡量身体冷暖的主要方法,另一方面“热量”是人体内分子的总动能。本质上来说温度是身体的平均热量。然而在真空状态下,太空里的物质密度要低至每立方米1原子,与地球大气的每立方米1021原子形成鲜明对比。

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图解:外太空并非完全真空的空间

因为外太空中的粒子实在是太少了,测量真空的温度几乎没什么意义。不过我们还是会一步一个脚印慢慢探索,试着让外太空的温度测量变得精确。

太空能有多冷?

宇宙中可能出现的最低温度有个不详又科幻的名字——绝对零度。绝对零度的数值是零下273.15摄氏度(459.67华氏度),或者更简单一点,0开尔文。从物理上来说,物质是不可能达到这个温度的。因为分子里的所有动能在绝对零度时就不存在了,也没办法再产生更多的热量。

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图解:绝对零度是热力学的最低温度,是粒子动能低到量子力学最低点时物质的温度。绝对零度是仅存于理论的下限值,其热力学温标写成K,等于摄氏温标零下273.15度(即273.15℃)。

从理论上讲,要达到这个温度是不可能的。因为量子力学在绝对零度时就开始蠢蠢欲动要做坏事了。我们决定置之不理,这还要怪那些有关汉森堡原理的复杂反应。

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太空有多少度?

想象一下,我们把一个非常精确的温度计拿到太空里,周围四处环绕着气体,灰尘和被离子化的太阳粒子(也就是“太阳风”)。但这些粒子之间远得有些离谱,你的温度计只能碰到极少数(如果能碰上的话)。就算它们相遇了,这些粒子的温度也会很低,而且也检测不到粒子间的真空和重子物质的巨洞。慢慢地,你的温度计开始散射热量,上面显示的温度开始不断降低,一直降到2.73开尔文(零下270.42摄氏度,零下454.75华氏度),也就是宇宙微波背景辐射的温度。

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图解:太阳风作用下的地球磁场艺术想象图

宇宙微波背景辐射的温度是历史上最大的爆炸——宇宙大爆炸的残留物。除了创造了时间和空间,大爆炸产生的光子直到今天还在扩张着宇宙,轻微地干扰着无线电,加热着像我们这些好奇科学家的温度计。在地球的实验室里,达到更低的温度是有可能的,但在遥远的太空里,无处不在的放射产生的持续波动创造了一种宇宙平均温度。总而言之,我们可以认为太空的平均温度是2.73开尔文。所以……感谢大爆炸在138亿年后依然温暖着我们的心(和温度计)。

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