太阳的表面温度达到了惊人的5,500摄氏度。这个炽热的“火球”持续不断地向地球输送光和热，使得地球表面的温度能够升至40至50摄氏度。然而，太阳与地球之间的广阔太空，其温度却降至了极端的-270摄氏度。这究竟是如何发生的？太阳的热量又是如何穿越这寒冷的真空，为地球带来温暖的呢？
太阳的热，并不是“流”过来的，而是“射”过来的
我们通常所认知的“热”的传递，通常依赖于接触或空气介质，例如暖气通过空气的对流来传递热量，锅子则通过金属的导热来传递。然而，需要明确的是，太阳与地球之间存在着一片近乎真空的太空环境。在这个真空中，没有空气分子存在，因此也就无法通过“对流”或“导热”的方式来进行热量的传递。
太阳的热量如何抵达地球？这主要依靠电磁辐射，具体而言，是通过红外线和可见光等波段的电磁波。这种热传递方式被称为辐射传热，其特点是不依赖于空气或其他介质，热量以光子的形态直接由太阳“释放”出来，穿越浩瀚的太空，最终照射到地球表面。
太阳表面的温度约为5778开尔文，相当于5500摄氏度。它每秒钟向外界释放的能量大约是3.8×10²⁶瓦。当这些能量穿越约1.5亿公里的太空后，其中大约有1361瓦/平方米的能量能够到达地球大气层的顶部，这一数值被称为太阳常数。
因此，地球之所以变暖，其原因是位于太阳的“照射轨迹”上，我们直接受到了阳光的直射。并非太阳将热量“吹送”至我们，而是我们自身阻挡了太阳光线的一部分。
太空为什么冷？因为没有物质，热无处“存”也无处“传”
为何太阳与地球之间的区域会如此寒冷？这是因为该区域几乎处于完全的真空状态，其中不含有空气、水或固体微粒，几乎没有能够储存或传递热量的物质。
在地球表面，将一杯热水置于空气之中，热量会迅速透过空气消散，导致水温迅速降低；然而，若将此水置于真空环境中，其散热过程将主要依赖自身的辐射，速度显著减慢。此外，在太空环境中，若未受到太阳光的直接照射，人体会迅速散失热量，温度急剧下降。
在国际空间站的实际运行过程中，我们可以找到一个例证：空间站的外部，朝向太阳的那一侧，温度能够升至+120°C，而背对太阳的那一侧，温度则可能降至-160°C以下，这种温差接近300°C。这并非简单的“空气冷热”问题，而是与“光照的有无”直接相关。
因此，我们不能说太空是“普遍寒冷”，实际上，它仅在那些缺乏光照的区域才会感到寒冷。由于缺乏空气和分子间的碰撞，它无法通过通常的热传递方式来保持温度。即便太阳持续照耀，如果你不在光线直接照射的区域，你也会感受到如同置身于冰窟之中的寒冷。
“温度”这个词，在太空里其实意义很复杂
我们提到“太空寒冷”，然而，你是否思考过：究竟如何界定“冷”这一概念？是依据我们的感觉来判断？还是依据温度的高低来衡量？抑或是根据能量的多少来判定？
在地球的范畴内，人们常常将温度与“物体的冷热程度”视为同一。然而，在物理学的领域中，温度的真正含义是构成物体的粒子所具有的平均动能。换言之，只有当存在大量粒子时，温度这一概念才具有实际意义。
在地球与太阳之间的广阔太空，每立方厘米所含的粒子数量寥寥无几，仅有几个到几十个，其中以质子为主。与此形成鲜明对比的是，地球大气中每立方厘米就含有10²⁵个分子。因此，这里的太空可以说是“空旷至极”。在这样的环境中，“温度”这一概念几乎失去了意义，因为缺乏足够的粒子来界定“平均动能”。
因此，提及“太空的温度达到-270°C”实际上意味着：该区域缺乏粒子，动能几乎为零，因而接近绝对零度。然而，若将一块黑色金属板置于太阳直射之下，其温度能迅速攀升至100°C以上，这是因为金属板能够吸收光子并将其转化为热量。
阿波罗宇航员与“太空热冷”的真实体验
1969年，阿波罗11号任务中，美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗与巴兹·奥尔德林首次走出登月舱，步入了月球的土地。他们所遭遇的，不仅仅是地球引力带来的变化，更有一个亟待解决的难题：如何在极端的冷热环境中维持生命。
月球缺乏大气保护，导致白昼阳光直射，月表温度可升至127摄氏度；而到了夜晚，温度会急剧下降至-173摄氏度。这一现象与我们之前讨论的“是否受到光照”问题密切相关。为了使宇航员在这样的极端环境中保持体温稳定，宇航服必须具备多层反光、隔热、散热和保温等多种功能。
尤为关键的是，登月舱与宇航员所穿宇航服的热控制装置需持续进行调节，其散热方式并非依赖空气流通，而是通过辐射散热。为此，NASA特别研发了“液冷通风服”，该服装内部布满了微细的水管，用以循环流动冷却液，从而将人体产生的多余热量移除，并借助辐射板将这些热量散发至外太空。
该系统的运作机制完全基于这样一个前提，即热量不能通过空气进行传递，而必须通过辐射的方式进行排放。
如果太空真的“很热”，我们地球早就“熟”了
换个角度来考虑，若是太阳的热量传递依赖于所谓的“热风”作用，那么地球恐怕早已被烈焰所吞噬。
太阳每秒所释放的能量高达3.8×10²⁶瓦，若这些热量系由“空气”传递至地球，则无异于一台巨型热风机持续向地球吹送热气，地球根本无法承受如此巨大的热量。
然而，实际上我们接收到的太阳能量仅占其总量的约十亿分之一。此外，这部分能量主要是通过电磁波（即光子）以直线形式抵达地球。地球的气温之所以能够保持相对稳定，得益于大气层、云层、海洋以及地表等系统共同作用，它们共同调节着能量的吸收与再辐射过程。
也就是说，太阳的热量并非是直接“吹”至地球，因此地球并未被烤得滚烫。尽管电磁辐射具有很高的效能，但其作用是“点对点”的，一旦偏离了直射的路径，其能量便会迅速衰减。
这也就阐明了为何火星虽然与太阳的距离并不算遥远，但其表面平均气温却仅有-63°C；反观金星，尽管其与太阳的距离更近，但由于其大气层较厚，热量难以消散，表面温度却可高达460°C。温度的高低并非由距离所决定，而是取决于是否有遮挡太阳的因素以及能够留住多少能量，这才是冷暖的关键所在。
真正使你感到炽热的，并非空气，亦非火焰，而是那道肉眼难以察觉的射线。
