太空人如果暴露在太空中,那麼能活幾分鐘?

2021-01-15 薛丁格的科學

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

我們對於太空的想像,很多是基於地球環境所想像的,比如:太空中很冷(或很熱),太空人不小心暴露在太空中會很快被凍死(或熱死)。其實這是不對的。

很多不嚴謹的電影也會犯這樣的錯誤,在《銀河護衛隊》中,星爵的養父勇度把生的希望留給了星爵,自己在無防護下進入太空,最終被凍死在太空中。

雖然電影很感人,但從科學的角度來說,勇度並不會死於寒冷,而是死於肺泡破裂,具體我們來分析一下。(為了理解方便,這裡不討論勇度是外星人,僅僅把它當做人類看待)。

太空中的溫度

如果太空人不小心暴露在太空,其實並不會被凍死的原因是:太空中很難感受到溫度,這要從溫度是什麼來說起。

溫度,在微觀世界裡其實就是分子的熱運動,分子運動的速度越快,溫度就越高;分子運動的速度越慢,溫度就越低。

如果一個地方是真空狀態,沒有任何分子,那麼這個地方是體現不出溫度來的。真實的太空雖然不是真空,但非常空曠,平均密度大概就是1立方米只有一個原子,因此也很難體驗到溫度。

在這樣的環境下,如果太空人不小心暴露在太空中,那麼他是感覺不到溫度的,因此不會死於寒冷或者炎熱。

太空中的氣壓

開頭我們提過,太空人暴露在太空時,不會因為溫度而死亡,但會因為肺部破裂,氧氣不足而死亡,而這一切,其實和太空中的氣壓有關。

氣壓,其實就是空氣的重量。我們知道,地球空氣中含有大量成分,比如:氧氣,二氧化碳,氫氣等,這些成分雖然以氣態分布,但他們都含有質量。

氣壓與海拔高度有關,這是因為高度越高,離大氣層頂端就越近,所承受的空氣重量就越低;而海拔越低,離大氣層頂端就越遠,所承受的空氣重量就越重。

所以,海拔越高,氣壓越低;海拔越低,氣壓越高。

根據生活常識我們知道,氣壓和液體的沸點有關,氣壓越高,液體的沸點越低;氣壓越低,液體的沸點越高。

在標準大氣壓下,水的沸點為100攝氏度;在高原地區,比如:青藏高原水的沸點為80度。

以上這些是地球的環境,那麼在太空中的氣壓是多少呢?

實際上,太空中氣壓非常低,因此水的沸點也極低,人體36攝氏度的溫度足以可以讓水沸騰。

1965年,曾經出現過一次事故,一個測試人員完全裸露在真空後15秒重新對真空加壓,甦醒後回憶說,他感覺舌頭上的唾液正在沸騰。

好在人體血液是封閉系統,有自己的壓強,比如:血壓,雖然血壓會慢慢降低,但不至於在短時間內致命。

但是,肺部就沒有那麼幸運了。我們知道,肺部中有許多肺小泡,用於幫助人體交換氧氣和二氧化碳,原理類似於氣球。

當外界氣壓低時,肺泡會因為壓強不一而膨脹,一旦超過自身膨脹極限將會破裂,因此,當太空人不小心暴露在太空中時,人體會因為肺泡破裂而死。

當然,也有可能是因呼吸不到氧氣而死亡,這個過程不會時間太久,在10分鐘之內就會導致人體死亡。

大氣中的射線

有一種概率極小的情況,也會導致太空人死亡,而且是立即死亡,這就是伽馬射線。

在《綠巨人》中我們知道,綠巨人正是接觸了大量伽馬射線而導致基因變異,但在宇宙中,如果短時間內接觸到大量伽馬射線,會導致人體立即死亡。

這是因為星球發射的脈衝射線實在是太大了,據1997年觀測到的一次來看,它在爆發的50秒內就釋放出了相當於整個銀河系200年持續不斷所輻射能量的總和。

之所以說它發生的概率低,是因為脈衝射線不像尋常的光線360度發光,而是以直線的方式向宇宙照射,因此能照射到的概率非常低,但一旦被脈衝射線打中,在無保護的情況下,太空人將會在瞬間死亡。

除了伽馬射線外,太陽風其實對人體的傷害也很大,之所以我們在地球上感受不到,是因為地球磁場抵擋住了大量的太陽風,並通過磁力線將太陽風導入了南北極,這也是為什麼我們能在極地地區能看到極光的原因。

因此,太空人如果不小心暴露在太空中,如果伽馬射線或者太陽風輻射就會立馬死亡,

如果沒有遇到,大概率就會肺泡破裂而死。

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