月球，高處不勝寒

● 文/許秀華 ● 插畫/玖月

水調歌頭

〔宋〕蘇軾

丙辰中秋，歡飲達旦，大醉，作此篇，兼懷子由。

明月幾時有，把酒問青天。不知天上宮闕，今夕是何年。我欲乘風歸去，又恐瓊樓玉宇，高處不勝寒。起舞弄清影，何似在人間。

轉朱閣，低綺戶，照無眠。不應有恨，何事長向別時圓？人有悲歡離合，月有陰晴圓缺，此事古難全。但愿人長久，千里共嬋娟。

丙辰年的中秋節，北宋大文學家蘇軾通宵達旦地飲酒，懷念遠方的兄弟子由的同時，順帶著嚴肅認真地思考起了宇宙和人生。酒醉的迷離中，蘇軾有那么一刻想移民月球。然而，他擔心月球太冷，不太宜居。

廣寒宮名副其實

在宋代，不論國內還是國外，對月球的了解都極其有限。蘇軾是如何知道月球高處不勝寒的呢？也許他曾經夜晚在山區待過，知道夜晚山頂上要比山底下冷得多，而月球離地面的高度更高，據此推測月球的夜晚會比山頂還要寒冷。

今天，我們知道了月球上晝夜溫差極大。白天，在太陽的照耀下，月球表面受陽光垂直照射的地方溫度高達127℃；夜晚，失去了太陽送來的熱量后，月球的表面溫度可降低到-183℃。晝夜溫差竟然高達310℃，猶如過山車一樣。

而在地球上，晝夜溫差一般在10~20℃。有些特殊地區，晝夜溫差更大，但是也只有50~60℃的溫差。

調動知識來探究

為什么月球上晝夜溫差如此大呢？我們先來了解什么是熱量。熱量是能量的一種，能量有很多種。我們走路、物體的運動，是動能；太陽光照在身上熱乎乎的，是光能；靠近暖氣片，感到一股熱氣，這是輻射能……而熱能體現的是物體內部分子（絕大部分物質是由分子組成的）或者原子（金屬是由原子組成的）運動的劇烈程度。這種劇烈程度用肉眼無法直接觀察到，但是可以用溫度計測量出來。所以，溫度是物體內部分子或者原子（特指金屬）熱運動劇烈程度的外在體現。

因此，當我們提到溫度和熱量的時候，一定有個隱含的前提，那就是存在一個物質。沒有物體，溫度或者熱量的概念就無從談起。

聰明的小腦袋瓜兒一轉，一個有趣而深刻的問題就提出來了：真空有溫度嗎？

絕對的真空，因為沒有物質，也就沒有物質內部的分子或者原子的熱運動。因此，絕對的真空里沒有熱量，也沒有溫度。但是，自然界里沒有絕對的真空。我們得到的真空，里面總是有些稀薄的物質。因此，現實世界里的相對真空里是有熱量的，也是有溫度的。

聰明的小腦袋瓜兒一轉，又一個有趣而深刻的問題提出來了：假設存在絕對真空，把溫度計放到絕對真空中，會顯示溫度嗎？要是顯示溫度，又是什么的溫度呢？

把溫度計放在絕對真空中，溫度計會顯示讀數。因為溫度計是物體實體，它內部有分子的熱運動。溫度計顯示的是自己的溫度。

聰明的小腦袋瓜兒再一轉，又一個有趣而深刻的問題提出來了：把溫度計放到一個玻璃罩里面，這個玻璃罩里是絕對真空，然后在玻璃罩外面用強烈的太陽光照射，溫度計會升溫嗎？

太陽光的光能是光子攜帶的能量。光子能夠穿透玻璃，和溫度計里的分子相互作用，把光能傳遞給溫度計，于是溫度計就會升溫。

聰明的小腦袋瓜兒一轉，又一個有趣而深刻的問題提出來了：如果把上面那個照在真空玻璃罩里的溫度計曬得很熱，比如達到200℃，然后在玻璃罩外面放一塊冰。溫度計的溫度會讓冰塊融化嗎？

會的。因為熱量的傳遞方式有傳導、對流和輻射3 種。傳導和對流需要兩個物體接觸，而輻射不需要兩個物體接觸。

月球表面沒有大氣是主因

做好這些知識儲備，我們就可以回答“為什么月球上的晝夜溫差如此之大”這個問題了。

因為月球太小了，其萬有引力無法在其外面保留一個大氣層。白天，太陽光穿過近似真空的太空到達月球，直接照射在月球表面的巖石上。巖石導熱性差，不會把其中的熱量傳遞給相鄰的其他巖石，于是熱量就積攢在一起，導致巖石的溫度越升越高，乃至達到127℃。到了夜晚，由于巖石的熱容量小，也就是保持熱量的能力差，又通過熱輻射把熱量直接散發出去，于是溫度一下子就降到了-183℃。

而在地球上，占據地球表面71%的是海洋，水的熱容量大，也就是和其他物質相比，吸收同樣的熱量，溫度上升的幅度卻不大。雖然太陽光在月球和地球表面同樣面積上投放的熱量一樣，地球表面溫度上升得卻不多。而在夜晚，地球大氣層中的二氧化碳和水蒸氣等，則阻礙熱量以熱輻射的形式散出地球。所以，地表的溫度不會大起大落，給人類創造了宜居的溫度條件。