陽光經(jīng)過太空照熱地球,為啥太空卻超級(jí)寒冷?我們能讓太空變暖么

每當(dāng)我們仰望星空,總會(huì)不由自主地感到驚嘆。夜空中的星星,太空飛船和衛(wèi)星,甚至是宇宙黑洞和星系都讓我們無比著迷。但是,有一個(gè)關(guān)于太空的基本問題,也許我們從未思考過:為什么太空這么冷?

要知道地球的夏季如此炎熱,就和太陽的照射有關(guān)。可陽光途經(jīng)的太空,居然超級(jí)寒冷。
那原因究竟是什么呢?
要知曉其中原因,我們就得首先了解一下熱量傳遞的方式了。
熱量傳遞的方式有三種:傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。其中,傳導(dǎo)和對(duì)流都需要介質(zhì),例如通過固體、液體或氣體,才能傳遞熱量。但是,在太空中,由于缺乏大量的粒子,傳導(dǎo)和對(duì)流都無法有效傳遞熱量。
顯而易見,太陽不是通過傳導(dǎo)、對(duì)流的方式向地球傳輸熱量的。

如你所料,太陽釋放的大部分熱量,或者說能量,就是通過輻射到達(dá)地球。而輻射是一種不需要介質(zhì)的熱量傳遞方式。太空是一種真正的真空,所以太陽的光和熱能在太空中自由傳播,而不會(huì)被太空中幾乎沒有的氣體分子所干擾。太陽發(fā)出的多種波段的電磁波,如可見光和紅外線輻射,都可以穿過太空的真空并向地球傳遞能量。
這些電磁波到達(dá)地球的大氣層和表面時(shí),會(huì)與地球大氣層和地面的分子相互作用,其能量最終被轉(zhuǎn)移給地球物質(zhì),使其分子運(yùn)動(dòng)加速。因此當(dāng)這些輻射到達(dá)地球的大氣和表面時(shí),在被氣體、水和陸地吸收后,最終地球也整體變暖了。然后一部分熱量,后續(xù)還會(huì)通過傳導(dǎo)和對(duì)流,傳遞到這些介質(zhì)周圍環(huán)境中。
由于太空中的粒子密度極低,所以傳導(dǎo)和對(duì)流兩種熱量傳遞方式都不適用于太空。傳導(dǎo)需要介質(zhì),而對(duì)流需要大量的流體。太空中幾乎沒有分子物質(zhì),所以這兩種熱量傳遞方式無法發(fā)揮作用。這也解釋了陽光經(jīng)過的太空,為什么會(huì)非常寒冷。

那我們能讓太空變暖么?
答案也很明顯。我們目前沒有辦法直接讓太空變暖。
不過,通曉了這其中的原理,我們可以控制太空中的物體溫度。例如,我們可以在航天器的表面涂覆特殊的材料,以反射太陽輻射并減少吸收太陽能,從而使航天器保持相對(duì)涼爽。這也是我們的空間站和國際空間站,外面不少地方锃光瓦亮的原因。

利用這其中的原理,我們還可以在太空中放置熱電發(fā)電機(jī),這些發(fā)電機(jī)可以利用熱差效應(yīng)將熱量轉(zhuǎn)換為電能。這些發(fā)電機(jī)通常用于長期太空任務(wù),如國際空間站,以產(chǎn)生電力并保持設(shè)備和乘員的溫度。

另外補(bǔ)充說一下,除了太陽輻射外,太空中其實(shí)還充滿了宇宙微波背景輻射,這是宇宙大爆炸的遺留物。這種輻射非常冷,溫度僅有2.7開爾文(-270.45攝氏度)。事實(shí)上,這是我們所知道的宇宙中最冷的東西!
因此,雖然太空可能看起來像是一個(gè)空無一物、毫無生命的虛空,但實(shí)際上充滿了迷人的現(xiàn)象和復(fù)雜的物理學(xué)。從黑洞到暗物質(zhì),太空的神秘現(xiàn)象一直吸引著科學(xué)家和非科學(xué)家的關(guān)注。
下次你仰望星空時(shí),請記住,太空不僅是看似空洞的存在,還隱藏著很多奧秘。比如更加神秘的量子漲落現(xiàn)象。

最后,結(jié)合以上知識(shí),以本質(zhì)的角度思考問題,你對(duì)下面這個(gè)問題是否自己也能解答了呢:
如果太空這么冷,被照射物又很熱,那宇航員如何在他們的太空服里保暖呢?