太空到底有多冷?想想就渾身雞皮疙瘩

2020-11-23 驅動之家

宇宙空間浩瀚無際,如果未來有機會造訪外太空,你需要裹上什麼?地球上最冷的城市是俄羅斯的雅庫茨克,全年平均氣溫約零下50攝氏度。雖然這可能看起來很極端,但太空也許會比這更冷一點,所以上太空前別忘了多穿點……

當然,如果只是在太空船上不穿太空衣,那不必擔心任何這些嚴寒刺骨的溫度,因為太空船的溫度是受到熱控制的,但在沒有熱控制的太空中,溫度開始變得有點瘋狂。

例如,國際空間站的向陽側可以達到約121攝氏度的高溫,而背陽側的溫度卻低至零下157攝氏度的低溫——感謝空調吧!

然而,在我們回答「外太空的溫度是多少?」的這個問題之前,先要來了解一些事實……

太空沒有溫度

從根本上說,溫度是物體的熱度或冷度多少的量度。另一方面,熱是物體內的分子總動能。本質上,溫度是物體的平均熱量。

然而,在近乎真空的太空之中,物質密度低至每立方米1個原子,而相比之下,每立方米的地球大氣含有10^21個原子。

鑑於如此之少的粒子,測量真空的溫度幾乎沒有意義。儘管如此,科學家還是會嘗試確定外太空的溫度是多少。

太空有多冷?

宇宙中最冷的可能溫度為「絕對零度」。絕對零度的值為零下273.15攝氏度,或簡單地為0開爾文(K)。在絕對零度時,分子的熱運動停止,也就無法產生熱量。

理論上,物質不可能達到這個溫度,因為任何空間都有能量的存在,勢必會發生轉換。此外,根據量子力學的海森堡不確定性原理(不可能同時知道一個粒子的速度和位置),粒子無法絕對靜止,因此絕對零度無法達到。

那麼,太空的溫度是多少?

假設我們把一根非常精確的溫度計帶到太空中。那裡有來自太陽的氣體、塵埃和電離粒子(被稱為太陽風)飛來飛去,但這些粒子相隔極其遙遠,如果有的話,也只有極少數粒子會撞到溫度計上。即使粒子撞上了,它們實際也很冷。

慢慢地,溫度計開始散發其熱量。它記錄的溫度將不斷降低,直到它達到約2.73 K(零下270.42攝氏度)的溫度,這就是宇宙微波背景輻射的溫度。

宇宙微波背景輻射是宇宙史上最猛烈爆炸的熱殘餘:宇宙大爆炸。時間和空間就誕生於這起大事件,而來自於此的光子今天仍然在宇宙中瀰漫,造成輕微的無線電幹擾並加熱太空溫度計。

總而言之,我們可以說,宇宙空間的平均溫度是2.73 K。所以感謝宇宙大爆炸,這138億年來持續溫暖著我們。

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