如果太阳很热，为什么太空却很冷？

太空有多冷？太阳有多热？这两个问题都很好。与我们在地球上的温和栖息地不同，我们的太阳系充满了极端温度。太阳是一团气体和火焰，其核心温度约为 2700 万华氏度，表面温度约为 10,000 华氏度。与此同时，宇宙背景温度（即离开地球温暖大气层后太空的温度）徘徊在 -455 华氏度。

但是，为什么我们银河系的某个地方冰冷无比，而另一个地方却炙热难耐呢？学者们（和 NFL 球员们）一直在对这一悖论苦苦思索。

嗯，这有一个合理的解释。热量以辐射的形式在宇宙中传播，辐射是一种红外能量波，从较热的物体迁移到较冷的物体。辐射波激发与之接触的分子，使它们升温。这就是热量从太阳传到地球的方式，但问题是辐射只会加热直接位于其路径上的分子和物质。其他一切都保持寒冷。以水星为例：据 NASA 称，该行星的夜间温度可能比暴露在辐射下的白天低 1,000 华氏度。

相比之下，地球的空气即使处于阴凉处，甚至在某些季节，在漆黑的夜晚，周围的空气仍然保持温暖。这是因为热量通过三种方式而不是一种方式在我们美丽的蓝色星球上传播：传导、对流和辐射。当太阳辐射照射到大气中并加热分子时，它们会将多余的能量传递给周围的分子。然后这些分子会碰撞并加热自己的邻居。这种分子与分子之间的热量传递称为传导，这是一种连锁反应，可以使太阳路径以外的区域变暖。

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然而，太空是真空的，也就是说它基本上是空的。太空中的气体分子太少，而且相距太远，无法定期相互碰撞。所以即使太阳用红外线加热它们，也不可能通过传导传递热量。同样，对流——一种在重力作用下发生的热传递形式——对于将热量分散到整个地球很重要，但在零重力空间中不会发生。

这些都是美国宇航局 DART 项目的热能工程师伊丽莎白·阿贝尔在准备用于长期太空旅行的车辆和设备时考虑的问题。她说，在帕克太阳探测器上工作时尤其如此。

从名字就可以看出，帕克太阳探测器是美国宇航局研究太阳任务的一部分。它穿过恒星大气层的最外层，即日冕，收集数据。2021 年 4 月，该探测器距离日冕不到 650 万英里，这是航天器有史以来距离太阳最近的一次。探测器一侧投射的隔热罩使这成为可能。

“隔热罩的作用是，”阿贝尔说，确保“太阳辐射不会触及航天器上的任何东西。”因此，当隔热罩承受着主恒星的极高温度（约 250 华氏度）时，航天器本身的温度要低得多——约为 -238 华氏度，她说。

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作为 DART（一种旨在与小行星相撞并使其偏离轨道的小型航天器）的首席热工程师，阿贝尔采取了切实可行的措施来管理深空的温度。冰冷的虚空和太阳的沸腾温度之间的极端温差带来了独特的挑战。航天器的某些部件需要帮助保持足够的温度以避免短路，而其他部件则需要加热元件来保持足够的温度以使其正常工作。

为数百度的温度变化做准备听起来可能很疯狂，但这就是太空中的情况。真正的奇怪之处是地球：在极冷和极热的环境中，我们的大气层却出奇地温和——至少目前如此。

本文已更新。最初于 2019 年 7 月 24 日发布。