2018年8月,美国的帕克太阳探测器发射成功,这是人类最接近太阳的时刻,距离太阳表面最近只有620万公里。有读者查阅数据后,发现了一个诡异的现象,太阳表面620万公里的范围属于太阳的日冕层,这里的温度要超过100万摄氏度,而人类目前已知熔点最高的物质是“五碳化四钽铪”(Ta4HfC5),熔点为4215℃,4000多熔点如何抵抗住100万摄氏度高温?
实际上,帕克探测器的隔热罩身处100万摄氏度的高温下,但自身的体感温度只会被加热到1370摄氏度。这表明,仪器测量的温度高达100万摄氏度,而“真实”温度只有1000多摄氏度。
假如你身处太空某处,用仪器测量了外界温度有800℃,可能实际上外界的体感温度只有不到10℃,也就是说你会在800℃的测量温度下感觉到寒冷,为何会有这种反直觉的物理现象?
这还要从温度的本质说起,温度是大量微观粒子运动的平均动能,而体感温度则是人体感受到的冷热程度再转换成的温度,两者有非常大的区别。日常生活中,仪器测量的温度和体感温度基本一致,但到了太空中就有可能发生仪器测量温度800摄氏度,人体感觉到的温度只有10℃这种情况。这是因为温度代表微观粒子平均动能,它只能代表“平均”能量,而无法代表总能量,如果微粒的平均动能大,那么温度肯定会更高,但如果微粒的数量很少,那么体感温度就会低,这就是这种反直觉现象产生的原因了。
打个通俗易懂的比方,大家都试过桑拿,干蒸的桑拿房温度可以达到80℃,再烧一壶80℃的水进行对比,毫无疑问两者温度相同,你会被水烫伤而不会被桑拿房烫伤。因为一壶水的总能量更大,而干蒸桑拿房里的水蒸气总能量更小。我们经常看见电焊工工作时,火星四溅,这个火星温度超过1000℃,但由于单个小火星总能量低,所以触碰到人体皮肤并不会引起严重事故,但如果把单个小火星换成是同温度的岩浆,岩浆飞溅到人身上早就是严重烫伤了。回头再看,1000摄氏度的高温下,人体感觉并不热也就合情合理了。
地球上空80公里到800公里范围内的热层,这里的温度能够超过1000摄氏度,但由于空气稀薄,因此微粒较少,这个1000摄氏度实际上只是非常“虚”的数字而已,人体并不会感觉到热。许多科学报道都对天体温度进行描述,动辄就是几千万,上亿的温度,真实的体感温度并非我们想象那么恐怖。