太阳能把热量传到地球, 但为什么太阳到地球之间的太空是寒冷的?

太阳表面温度高达 5,500°C。这样一个“火球”源源不断地向地球送来光和热，使得地球表面的温度可以高达 40~50°C。可太阳和地球之间的太空，温度却低至 -270°C，这到底是怎么回事？太阳的热量是如何穿越这片极寒真空，温暖地球的呢？

太阳的热，并不是“流”过来的，而是“射”过来的

我们日常理解中的“热”传递，往往靠接触或者空气，比如暖气靠空气对流，锅子靠金属导热。但你要知道，太阳到地球之间，是一片几乎真空的太空。真空中没有空气分子，也就没有办法用“对流”或“导热”传热。

那太阳的热是怎么传到地球的？靠的是电磁辐射，准确来说是红外线和可见光等波长的电磁波。这种传热方式叫做辐射传热，它不依赖空气或任何介质，热量通过光子的形式直接从太阳“发射”出来，穿越太空，打在地球上。

太阳的表面温度大约是5778K（约5500°C），它每秒向外辐射出约3.8×10²⁶瓦的能量。穿过1.5亿公里的太空，这些能量中约有1361瓦/平方米能抵达地球大气层顶，这就是所谓的太阳常数。

所以说，地球之所以热，是因为我们在太阳的“照射路径”上，直接被光打到了。不是太阳把热“吹”过来，而是我们挡住了它的一束光。

太空为什么冷？因为没有物质，热无处“存”也无处“传”

那为什么太阳和地球之间的空间是冷的？因为那是“几乎完全真空”的环境，没有空气、没有水、没有固体颗粒，几乎没有任何能存储或传递热量的介质。

在地球上，如果你把一杯热水放在空气中，热会很快通过空气传走，水温下降；但如果你把这杯水放在真空中，它就只能靠自身向外“辐射”热量，速度就会慢得多。而且在太空中，如果没有被太阳光直接照射到，你会迅速失去热量，温度骤降。

国际空间站的实际运作里就有一个证明：空间站外侧，面向太阳的一面温度可以达到+120°C，而背向太阳的一面温度可以低至-160°C以下，冷热差高达近300°C。这不是“空气冷热”，这是“有没有光照”的问题。

所以说，太空并不是“到处都冷”，而是只有在没被光照到的地方才冷。因为没有空气，没有分子间的碰撞，就无法通过常见的热传方式维持温度。哪怕太阳持续发光，只要你不在光束的直射范围里，你就冷得像在冰窖里。

“温度”这个词，在太空里其实意义很复杂

我们说“太空很冷”，但你有没有想过：怎么定义“冷”？是说感觉冷？还是说温度低？还是说能量少？

在地球上，我们习惯把温度和“物体冷热”划等号。但在物理学里，温度的本质是粒子的平均动能。也就是说——只有在有大量粒子的地方，温度这个概念才有意义。

而在地球和太阳之间的太空，每立方厘米只有几个到几十个粒子（主要是质子），这和地球空气中每立方厘米就有10²⁵个分子相比，简直是“空得不能再空”。这意味着，在这种环境下，“温度”这个概念几乎不适用，因为没有足够的粒子来定义“平均动能”。

所以，当我们说“太空温度是-270°C”，其实是指：那里几乎没有粒子，也就基本没有动能，所以趋近于绝对零度。但如果你放一个黑色金属板在太阳直射下，它的温度可以迅速升高到100°C以上，因为它能吸收光子、转化为热。

阿波罗宇航员与“太空热冷”的真实体验

1969年，阿波罗11号登月任务中，美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林第一次走出登月舱，踏上月球表面。他们所面对的，不只是地心引力的变化，还有一个更严峻的问题：如何在冷热极端的环境中生存。

月球没有大气层，白天时阳光直射，月面温度高达127°C；夜晚则迅速降至-173°C。这和我们刚才提到的“有没有被光照”高度一致。宇航服必须具备多层反光、隔热、散热、保温等功能，才能让宇航员在这么极端的条件下维持体温。

更重要的是：登月舱和宇航服的热控系统，必须实时调节，不靠空气流动，而靠辐射散热。NASA为此开发了“液冷通风服”，内有细小水管循环冷却液，把人体多余的热带走，再通过辐射板向太空释放。

这套系统的运行原理，完全建立在热量无法靠空气传播，只能靠辐射排出的基础上。

如果太空真的“很热”，我们地球早就“熟”了

我们换个角度想：如果太阳传热是靠“热风”吹过来，那地球早就烧起来了。

因为太阳每秒释放的能量是3.8×10²⁶瓦，如果这些热量真是通过“空气”传过来的，那就相当于一台超巨型热风机对着地球吹，地球根本承受不住。

但事实是，我们只接收到太阳总能量的十亿分之一左右。而且这部分能量，还是通过电磁波（光子）以直线方式照射过来，地球靠大气层、云层、海洋、地表等系统共同调节吸收和再辐射，才维持了相对稳定的气温。

也就是说，正是因为太阳热量不是“吹”过来的，地球才不会被烤熟。电磁辐射虽然高效，但是“点对点”的，离开直射路径，能量就迅速降低。

这也解释了为什么火星虽然离太阳不算太远，但表面平均温度却只有-63°C；而金星距离太阳更近，却因为大气层厚、热量不易散失，表面高达460°C。不是距离决定温度，而是有没有挡住太阳、有多少能量留住，才决定了冷与热。

真正把你晒热的，不是空气，不是火焰，而是那一道看不见的光线。