外太空的温度是2.73開爾文(零下270.42攝氏度,零下454.75華氏度)。這個其實是放射到整個宇宙四處的宇宙微波背景輻射的温度。
圖解 :根據WMAP對宇宙微波背景輻射的觀測所繪製的圖像。
太空深不可測空無一人,還有比它更理想的旅遊目的地嗎?雖然它有着應有盡有的……虛無。不過如果真有機會去一趟,你都需要帶上什麼?地球上最冷的城市是俄羅斯的雅庫茨克,年平均温度大致為零下50攝氏度(零下58華氏度)。好像已經夠冷了是吧?外太空比這還要冷些,所以千萬別忘了多帶一件外婆織給你的毛衣……
當然啦,因為太空船裏會對温度進行熱控制,你要是沒打算不穿太空服出艙門,也不用太擔心太空的極寒。要是沒有熱控制,後果真是不敢想象。
打個比方。國際太空站向陽那一面的温度,差不多能達到121攝氏度(250華氏度)的高温,這時候背面可以降至凍死人的零下157攝氏度(零下250華氏度)。感謝老天我們有空氣調節系統。話説回來,在我們回答問題之前,有點兒事兒你得知道……
太空其實沒有温度
一方面“温度”基本上是衡量身體冷暖的主要方法,另一方面“熱量”是人體內分子的總動能。本質上來説温度是身體的平均熱量。然而在真空狀態下,太空裏的物質密度要低至每立方米1原子,與地球大氣的每立方米1021原子形成鮮明對比。
圖解:外太空並非完全真空的空間
因為外太空中的粒子實在是太少了,測量真空的温度幾乎沒什麼意義。不過我們還是會一步一個腳印慢慢探索,試着讓外太空的温度測量變得精確。
太空能有多冷?
宇宙中可能出現的最低温度有個不詳又科幻的名字——絕對零度。絕對零度的數值是零下273.15攝氏度(459.67華氏度),或者更簡單一點,0開爾文。從物理上來説,物質是不可能達到這個温度的。因為分子裏的所有動能在絕對零度時就不存在了,也沒辦法再產生更多的熱量。
圖解:絕對零度是熱力學的最低温度,是粒子動能低到量子力學最低點時物質的温度。絕對零度是僅存於理論的下限值,其熱力學温標寫成K,等於攝氏温標零下273.15度(即273.15℃)。
從理論上講,要達到這個温度是不可能的。因為量子力學在絕對零度時就開始蠢蠢欲動要做壞事了。我們決定置之不理,這還要怪那些有關漢森堡原理的複雜反應。
太空有多少度?
想象一下,我們把一個非常精確的温度計拿到太空裏,周圍四處環繞着氣體,灰塵和被離子化的太陽粒子(也就是“太陽風”)。但這些粒子之間遠得有些離譜,你的温度計只能碰到極少數(如果能碰上的話)。就算它們相遇了,這些粒子的温度也會很低,而且也檢測不到粒子間的真空和重子物質的巨洞。慢慢地,你的温度計開始散射熱量,上面顯示的温度開始不斷降低,一直降到2.73開爾文(零下270.42攝氏度,零下454.75華氏度),也就是宇宙微波背景輻射的温度。
圖解:太陽風作用下的地球磁場藝術想象圖
宇宙微波背景輻射的温度是歷史上最大的爆炸——宇宙大爆炸的殘留物。除了創造了時間和空間,大爆炸產生的光子直到今天還在擴張着宇宙,輕微地干擾着無線電,加熱着像我們這些好奇科學家的温度計。在地球的實驗室裏,達到更低的温度是有可能的,但在遙遠的太空裏,無處不在的放射產生的持續波動創造了一種宇宙平均温度。總而言之,我們可以認為太空的平均温度是2.73開爾文。所以……感謝大爆炸在138億年後依然温暖着我們的心(和温度計)。