我们对于太空的想象,很多是基于地球环境所想象的,比如:太空中很冷(或很热),宇航员不小心暴露在太空中会很快被冻死(或热死)。其实这是不对的。
很多不严谨的电影也会犯这样的错误,在《银河护卫队》中,星爵的养父勇度把生的希望留给了星爵,自己在无防护下进入太空,最终被冻死在太空中。
虽然电影很感人,但从科学的角度来说,勇度并不会死于寒冷,而是死于肺泡破裂,具体我们来分析一下。(为了理解方便,这里不讨论勇度是外星人,仅仅把它当做人类看待)。
太空中的温度
如果宇航员不小心暴露在太空,其实并不会被冻死的原因是:太空中很难感受到温度,这要从温度是什么来说起。
温度,在微观世界里其实就是分子的热运动,分子运动的速度越快,温度就越高;分子运动的速度越慢,温度就越低。
如果一个地方是真空状态,没有任何分子,那么这个地方是体现不出温度来的。真实的太空虽然不是真空,但非常空旷,平均密度大概就是1立方米只有一个原子,因此也很难体验到温度。
在这样的环境下,如果宇航员不小心暴露在太空中,那么他是感觉不到温度的,因此不会死于寒冷或者炎热。
太空中的气压
开头我们提过,宇航员暴露在太空时,不会因为温度而死亡,但会因为肺部破裂,氧气不足而死亡,而这一切,其实和太空中的气压有关。
气压,其实就是空气的重量。我们知道,地球空气中含有大量成分,比如:氧气,二氧化碳,氢气等,这些成分虽然以气态分布,但他们都含有质量。
气压与海拔高度有关,这是因为高度越高,离大气层顶端就越近,所承受的空气重量就越低;而海拔越低,离大气层顶端就越远,所承受的空气重量就越重。
所以,海拔越高,气压越低;海拔越低,气压越高。
根据生活常识我们知道,气压和液体的沸点有关,气压越高,液体的沸点越低;气压越低,液体的沸点越高。
在标准大气压下,水的沸点为100摄氏度;在高原地区,比如:青藏高原水的沸点为80度。
以上这些是地球的环境,那么在太空中的气压是多少呢?
实际上,太空中气压非常低,因此水的沸点也极低,人体36摄氏度的温度足以可以让水沸腾。
1965年,曾经出现过一次事故,一个测试人员完全裸露在真空后15秒重新对真空加压,苏醒后回忆说,他感觉舌头上的唾液正在沸腾。
好在人体血液是封闭系统,有自己的压强,比如:血压,虽然血压会慢慢降低,但不至于在短时间内致命。
但是,肺部就没有那么幸运了。我们知道,肺部中有许多肺小泡,用于帮助人体交换氧气和二氧化碳,原理类似于气球。
当外界气压低时,肺泡会因为压强不一而膨胀,一旦超过自身膨胀极限将会破裂,因此,当宇航员不小心暴露在太空中时,人体会因为肺泡破裂而死。
当然,也有可能是因呼吸不到氧气而死亡,这个过程不会时间太久,在10分钟之内就会导致人体死亡
大气中的射线
有一种概率极小的情况,也会导致宇航员死亡,而且是立即死亡,这就是伽马射线。
在《绿巨人》中我们知道,绿巨人正是接触了大量伽马射线而导致基因变异,但在宇宙中,如果短时间内接触到大量伽马射线,会导致人体立即死亡。
这是因为星球发射的脉冲射线实在是太大了,据1997年观测到的一次来看,它在爆发的50秒内就释放出了相当于整个银河系200年持续不断所辐射能量的总和。
之所以说它发生的概率低,是因为脉冲射线不像寻常的光线360度发光,而是以直线的方式向宇宙照射,因此能照射到的概率非常低,但一旦被脉冲射线打中,在无保护的情况下,宇航员将会在瞬间死亡。
除了伽马射线外,太阳风其实对人体的伤害也很大,之所以我们在地球上感受不到,是因为地球磁场抵挡住了大量的太阳风,并通过磁力线将太阳风导入了南北极,这也是为什么我们能在极地地区能看到极光的原因。
因此,宇航员如果不小心暴露在太空中,如果伽马射线或者太阳风辐射就会立马死亡,
如果没有遇到,大概率就会肺泡破裂而死。