月球，高處不勝寒

許秀華

水調(diào)歌頭

〔宋〕蘇軾

丙辰中秋，歡飲達(dá)旦，大醉，作此篇，兼懷子由。

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

轉(zhuǎn)朱閣，低綺戶(hù)，照無(wú)眠。不應(yīng)有恨，何事長(zhǎng)向別時(shí)圓？人有悲歡離合，月有陰晴圓缺，此事古難全。但愿人長(zhǎng)久，千里共嬋娟。

丙辰年的中秋節(jié)，北宋大文學(xué)家蘇軾通宵達(dá)旦地飲酒，懷念遠(yuǎn)方的兄弟子由的同時(shí)，順帶著嚴(yán)肅認(rèn)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(dān)心月球太冷，不太宜居。

廣寒宮名副其實(shí)

在宋代，不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，對(duì)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(jīng)夜晚在山區(qū)待過(guò)，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(jù)此推測(cè)月球的夜晚會(huì)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(yáng)的照耀下，月球表面受陽(yáng)光垂直照射的地方溫度高達(dá)127℃；夜晚，失去了太陽(yáng)送來(lái)的熱量后，月球的表面溫度可降低到-183℃。晝夜溫差竟然高達(dá)310℃，猶如過(guò)山車(chē)一樣。

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

調(diào)動(dòng)知識(shí)來(lái)探究

為什么月球上晝夜溫差如此大呢？我們先來(lái)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(yùn)動(dòng)，是動(dòng)能；太陽(yáng)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(xiàn)的是物體內(nèi)部分子（絕大部分物質(zhì)是由分子組成的）或者原子（金屬是由原子組成的）運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。這種劇烈程度用肉眼無(wú)法直接觀察到，但是可以用溫度計(jì)測(cè)量出來(lái)。所以，溫度是物體內(nèi)部分子或者原子（特指金屬）熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的外在體現(xiàn)。

因此，當(dāng)我們提到溫度和熱量的時(shí)候，一定有個(gè)隱含的前提，那就是存在一個(gè)物質(zhì)。沒(méi)有物體，溫度或者熱量的概念就無(wú)從談起。

聰明的小腦袋瓜兒一轉(zhuǎn)，一個(gè)有趣而深刻的問(wèn)題就提出來(lái)了：真空有溫度嗎？

絕對(duì)的真空，因?yàn)闆](méi)有物質(zhì)，也就沒(méi)有物質(zhì)內(nèi)部的分子或者原子的熱運(yùn)動(dòng)。因此，絕對(duì)的真空里沒(méi)有熱量，也沒(méi)有溫度。但是，自然界里沒(méi)有絕對(duì)的真空。我們得到的真空，里面總是有些稀薄的物質(zhì)。因此，現(xiàn)實(shí)世界里的相對(duì)真空里是有熱量的，也是有溫度的。

聰明的小腦袋瓜兒一轉(zhuǎn)，又一個(gè)有趣而深刻的問(wèn)題提出來(lái)了：假設(shè)存在絕對(duì)真空，把溫度計(jì)放到絕對(duì)真空中，會(huì)顯示溫度嗎？要是顯示溫度，又是什么的溫度呢？

把溫度計(jì)放在絕對(duì)真空中，溫度計(jì)會(huì)顯示讀數(shù)。因?yàn)闇囟扔?jì)是物體實(shí)體，它內(nèi)部有分子的熱運(yùn)動(dòng)。溫度計(jì)顯示的是自己的溫度。

聰明的小腦袋瓜兒再一轉(zhuǎn)，又一個(gè)有趣而深刻的問(wèn)題提出來(lái)了：把溫度計(jì)放到一個(gè)玻璃罩里面，這個(gè)玻璃罩里是絕對(duì)真空，然后在玻璃罩外面用強(qiáng)烈的太陽(yáng)光照射，溫度計(jì)會(huì)升溫嗎？

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

聰明的小腦袋瓜兒一轉(zhuǎn)，又一個(gè)有趣而深刻的問(wèn)題提出來(lái)了：如果把上面那個(gè)照在真空玻璃罩里的溫度計(jì)曬得很熱，比如達(dá)到200℃，然后在玻璃罩外面放一塊冰。溫度計(jì)的溫度會(huì)讓冰塊融化嗎？

會(huì)的。因?yàn)闊崃康膫鬟f方式有傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射3種。傳導(dǎo)和對(duì)流需要兩個(gè)物體接觸，而輻射不需要兩個(gè)物體接觸。

月球表面沒(méi)有大氣是主因

做好這些知識(shí)儲(chǔ)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(gè)問(wèn)題了。

因?yàn)樵虑蛱×?，其萬(wàn)有引力無(wú)法在其外面保留一個(gè)大氣層。白天，太陽(yáng)光穿過(guò)近似真空的太空到達(dá)月球，直接照射在月球表面的巖石上。巖石導(dǎo)熱性差，不會(huì)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(dǎo)致巖石的溫度越升越高，乃至達(dá)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(guò)熱輻射把熱量直接散發(fā)出去，于是溫度一下子就降到了-183℃。

而在地球上，占據(jù)地球表面71%的是海洋，水的熱容量大，也就是和其他物質(zhì)相比，吸收同樣的熱量，溫度上升的幅度卻不大。雖然太陽(yáng)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(huì)大起大落，給人類(lèi)創(chuàng)造了宜居的溫度條件。