11、為什麽人們說宇宙空間的低溫?一個空虛的宇宙空間怎麽會有溫度呢?
你知道嗎--現代科學中的100個問題 作者：艾薩克·阿西莫夫 投票推薦 加入書簽 留言反饋
其實，既不應該這樣說，也不能這樣說。溫度是一定數量的物質中每一個原子的平均含熱量，因此，隻有物質才能有溫度。
假定宇宙空間存在一個像月球那樣的天體，而這個天體距離它最近的恒星有好幾光年，在這樣的條件下，如果這個“月球”表麵的初始溫度是25c的話，那麽，這個“月球”一方麵將會由於輻射而不斷失去熱量，而另一方麵則會從遙遠的恒星的輻射而獲得熱量。但是由於從這些恒星到達這個“月球”的輻射很少，因此不可能抵償“月球”本身的輻射而失去的熱量，結果，這個“月球”的表麵溫度就會立即開始下降。
隨著這個“月球”表麵溫度的不斷下降，因它本身的輻射而失去熱量的速率將會越來越少，到最後將出現這樣一種情況，這時，它的表麵溫度已經如此之低，以致因它本身的輻射而失去的熱量將會小到足可以和它從遙遠恒星所吸收的輻射相平衡。這時，這個“月球”的表麵溫度確實是很低很低的，隻稍稍超過絕對零度。
人們在談到“宇宙空間的低溫”時，他們想到的例子正是這種離開所有恒星都很遙遠的“月球”的極低表麵溫度。
實際上，我們的月球離開恒星並不太遠，它離其中一個恒星——太陽——的距離很近，還不到1.5億公裏。假定我們的月球仍然處在它現在的位置上，但它永遠隻有一麵向著太陽，那麽，這一麵將不斷地吸收太陽的熱，直到麵向太陽的這一麵中心的溫度大大超過水的沸點。隻有在這樣高的溫度下，由它本身的輻射而失去的熱量才會和來自太陽的巨大熱流相平衡。
但是，來自太陽的熱隻能以非常慢的速度透過月球本身的絕熱物質，所以，背著太陽的那一麵幾乎不會獲得熱量，它所得到的一點點熱量也會輻射到宇宙空間中去。這樣，永遠背離太陽的一麵就將處於“宇宙空間的低溫”狀態。
然而，我們的月球是相對於太陽進行自轉的，所以每自轉一次其表麵的各個部分平均隻能從太陽那裏得到相當於兩個星期的輻射熱。在這種隻能從太陽獲得時間有限的輻射的情況下，月球上隻有個別地方的表麵溫度才勉強達到水的沸點。而在長夜中，其溫度在任何時候都不會低於絕對溫標120度（從我們地球上的標準來說，這個溫度是相當低的），這是因為溫度尚未下降到比這更低的時候，太陽就又升上來了。
但是，地球上的情況則與此大不相同，因為地球上有大氣和海洋。海洋同光禿禿的岩石相比，能夠更有效地吸收熱，而且散熱的速度也慢得多。它所起的作用就像一個熱褥墊那樣，當太陽曬的時候，它的溫度不會上升得像陸地那樣快，沒有太陽的時候，它的溫度也不會下降得像陸地那樣快。此外，地球的自轉速度很快，所以地球上大多數地方每次隻經曆十來小時的白天和黑夜的變化。同時，地球大氣所造成的風也會將熱量從向陽的一麵帶到背陰的一麵，以及從熱帶帶到兩極。
正因為如此，盡管地球和月球離太陽的距離大致相等，地球所經受的溫度變化範圍卻比月球小得多。
一個處在比南極還要低的溫度下的人如果被放到月球的背陰處，那將會發生什麽情況呢？情況不會像你可能想象的那麽嚴重。在地球上，即使穿著絕熱服，我們的體溫也會相當快地發散到大氣層和大氣層的風中去——它們會把我們的體熱迅速帶走。在月球上，情況就大不相同了。在那裏，一個身穿保溫宇宙服和宇宙靴的人，幾乎一點也不會失去體熱。因為在那裏，體熱既不會靠傳導傳到體外，也沒有風通過對流現象把它帶到空虛的空間中。他將會如同一個被放置在真空中的保溫瓶那樣，隻可能輻射出極少量的紅外線。在這種情況下，冷卻將是一個十分緩慢的過程。當然他的身體本身會不斷地產生熱量，所以他將會更容易感到太熱，而不會感到太冷。
假定宇宙空間存在一個像月球那樣的天體，而這個天體距離它最近的恒星有好幾光年，在這樣的條件下，如果這個“月球”表麵的初始溫度是25c的話，那麽，這個“月球”一方麵將會由於輻射而不斷失去熱量，而另一方麵則會從遙遠的恒星的輻射而獲得熱量。但是由於從這些恒星到達這個“月球”的輻射很少，因此不可能抵償“月球”本身的輻射而失去的熱量，結果，這個“月球”的表麵溫度就會立即開始下降。
隨著這個“月球”表麵溫度的不斷下降，因它本身的輻射而失去熱量的速率將會越來越少，到最後將出現這樣一種情況，這時，它的表麵溫度已經如此之低，以致因它本身的輻射而失去的熱量將會小到足可以和它從遙遠恒星所吸收的輻射相平衡。這時，這個“月球”的表麵溫度確實是很低很低的，隻稍稍超過絕對零度。
人們在談到“宇宙空間的低溫”時，他們想到的例子正是這種離開所有恒星都很遙遠的“月球”的極低表麵溫度。
實際上，我們的月球離開恒星並不太遠，它離其中一個恒星——太陽——的距離很近，還不到1.5億公裏。假定我們的月球仍然處在它現在的位置上，但它永遠隻有一麵向著太陽，那麽，這一麵將不斷地吸收太陽的熱，直到麵向太陽的這一麵中心的溫度大大超過水的沸點。隻有在這樣高的溫度下，由它本身的輻射而失去的熱量才會和來自太陽的巨大熱流相平衡。
但是，來自太陽的熱隻能以非常慢的速度透過月球本身的絕熱物質，所以，背著太陽的那一麵幾乎不會獲得熱量，它所得到的一點點熱量也會輻射到宇宙空間中去。這樣，永遠背離太陽的一麵就將處於“宇宙空間的低溫”狀態。
然而，我們的月球是相對於太陽進行自轉的，所以每自轉一次其表麵的各個部分平均隻能從太陽那裏得到相當於兩個星期的輻射熱。在這種隻能從太陽獲得時間有限的輻射的情況下，月球上隻有個別地方的表麵溫度才勉強達到水的沸點。而在長夜中，其溫度在任何時候都不會低於絕對溫標120度（從我們地球上的標準來說，這個溫度是相當低的），這是因為溫度尚未下降到比這更低的時候，太陽就又升上來了。
但是，地球上的情況則與此大不相同，因為地球上有大氣和海洋。海洋同光禿禿的岩石相比，能夠更有效地吸收熱，而且散熱的速度也慢得多。它所起的作用就像一個熱褥墊那樣，當太陽曬的時候，它的溫度不會上升得像陸地那樣快，沒有太陽的時候，它的溫度也不會下降得像陸地那樣快。此外，地球的自轉速度很快，所以地球上大多數地方每次隻經曆十來小時的白天和黑夜的變化。同時，地球大氣所造成的風也會將熱量從向陽的一麵帶到背陰的一麵，以及從熱帶帶到兩極。
正因為如此，盡管地球和月球離太陽的距離大致相等，地球所經受的溫度變化範圍卻比月球小得多。
一個處在比南極還要低的溫度下的人如果被放到月球的背陰處，那將會發生什麽情況呢？情況不會像你可能想象的那麽嚴重。在地球上，即使穿著絕熱服，我們的體溫也會相當快地發散到大氣層和大氣層的風中去——它們會把我們的體熱迅速帶走。在月球上，情況就大不相同了。在那裏，一個身穿保溫宇宙服和宇宙靴的人，幾乎一點也不會失去體熱。因為在那裏，體熱既不會靠傳導傳到體外，也沒有風通過對流現象把它帶到空虛的空間中。他將會如同一個被放置在真空中的保溫瓶那樣，隻可能輻射出極少量的紅外線。在這種情況下，冷卻將是一個十分緩慢的過程。當然他的身體本身會不斷地產生熱量，所以他將會更容易感到太熱，而不會感到太冷。