自然界中溫度的變化範圍有多大

正常人體的直腸溫度平均為37.3 ℃，接近於深部的血液溫度。口腔溫度比直腸溫度低0.2~0.3 ℃，平均約為37 ℃。腋窩溫度比口腔溫度又低0.3~0.5 ℃，平均約為36.7 ℃。臨床上一般採取從腋窩、口腔或直腸內測量體溫的辦法。人在生病時體溫會有較大變化，但一般說來不會超出35~42 ℃的範圍，因此體溫計的測量範圍就是35~42 ℃（或34~43 ℃）。

鳥類和哺乳動物都屬於恆溫動物，一般來說鳥類的體溫較高而哺乳動物的體溫較低，但總的說來都在40 ℃上下，與人類的體溫差別不是很大。

我們都生活在地球表面，地球上不同的地方、不同的時間裡溫度的差異和變化是很大的，炎熱夏季的沙漠，溫度可高達60 ℃以上，而在南極的內陸，人們已經測到 - 88.3 ℃的低溫。對於人類來說，溫度的差值不能說不大，但從物理學的觀點看，地球表面氣溫的變化範圍並不算大，充其量不會超過200 ℃。

月球表面的條件要惡劣得多，由於沒有空氣的調節，太陽照射處的溫度很快升高，最高可達135 ℃，而背對太陽時，溫度又很快下降，可降至 - 160 ℃。太陽系的其他行星同樣不適宜人類的生存，內行星（金星和水星）離太陽太近，溫度太高（飛船降落在金星表面，測得最高溫度超過440 ℃，而水星探測器已探測出水星面向太陽的一面溫度也高達400 ℃以上）；那些離太陽遙遠的外行星（木星、土星、天王星等），表面則過於寒冷，例如木星表面溫度約是 - 140 ℃。只有火星與地球表面情況最為相似，但與地球相比條件還是惡劣得多，1976年在火星表面著陸的太空船上的氣象站測出的著陸點的溫度，晝夜變化範圍為 - 85~ - 30 ℃。火星表面沒有水，大氣中沒有氧氣，因此直到目前還沒有在火星上發現生命的跡象。

再回過頭來說說我們的地球。從地殼的恆溫層往下，大約每100 m溫度升高3 ℃左右，穿透地殼就是熾熱的岩漿，溫度約在1 100~1 300 ℃。地球的中心部分稱為地核，其溫度約為2 000~5 000 ℃。從地表往上10~12 km的對流層內，大約以6.5 ℃ / km的速率降溫。

在對流層頂往上至50 km左右稱為平流層，溫度隨高度的上升而上升，再往上至80 km左右是中間層，這裡溫度隨高度的上升而下降。從80 km到500 km左右稱為熱層，這一層的溫度很高，而且晝夜變化很大。再往上是電離層，電離層的頂部是大氣層中溫度最高的區域，可達2 200 ℃左右。儘管分子的平均動能很大，但這裡氣體已經非常稀薄，在宇宙飛船經過時，完全不會對飛船產生傷害。再往上空氣更為稀薄，溫度又很快降低。

恆星是發光的星體，它們的溫度一般都很高。我們的太陽在恆星的大家族裡，無論從哪個方面說（質量、體積，表面溫度、發光強度，等等），都只能算是中等偏下。太陽的表面溫度約為6 000 K，至於其他恆星，表面溫度達到幾萬開以至更高的，比比皆是。

使用人工方法在局部獲得高溫已不是難事。一般火焰的溫度約為1 000 ℃左右，白熾燈泡燈絲髮光時的溫度可以達到2 000 ℃左右，使用氫氧吹管進行焊接時火焰的溫度可達4 000 ℃，原子彈爆炸時中心溫度可超過幾百萬攝氏度，而氫彈爆炸時的溫度則更高，能達到10 8 K。這是目前為止用人工方法所能獲得的最高溫度。恆星內部發生的就是這類核聚變反應，恆星內部的溫度比起人工獲得的高溫要高得多。

綜上所述，宇宙中的溫度範圍大約在3~10^8 K。用人工的方法獲取超低溫的努力早已開始。利用氣體液化後節流膨脹和絕熱膨脹可以得到4.2 K的低溫，利用抽氣加速液體的蒸發還可以獲得更低的溫度。如果用的液體是氦，則溫度可達到10 - 3 K。利用順磁質絕熱退磁，可以使溫度進一步降低到10 - 5 K。1979年赫爾辛基工業大學一個實驗小組使用兩級核絕熱去磁法，得到了5×10^ - 8 K的低溫，而到了1989年，芬蘭學者哈科寧和來自我國四川大學的學者殷實又共同創造了2×10 ^- 9 K的低溫記錄，距離絕對零度只差五億分之一開了。技術不斷進步，人類向絕對零度的逼近過程還會繼續，但不可能真正達到0 K的極限。

那麼，有沒有負熱力學溫度呢？回答是肯定的，但是負的熱力學溫度並不是比0 K更低的溫度，而是比現有的高溫度（+∞）更高的溫度。用一條數軸來表示實數，向右為正、向左為負，向右無限延伸是+∞，向左無限延伸是 - ∞，而+∞和 - ∞是銜接的。+∞和 - ∞相銜接的問題在中學物理教學中涉及過兩次。一次是講磁場的磁感線時，所有的磁感線都是閉合的曲線，其中條形磁鐵過中軸線的磁感線是一條直線，無限向左、向右延伸，這條磁感線就是在無窮遠處連接在一起的；另一次是在講凸透鏡成像規律時，使一個物體沿主光軸從遠處向凸透鏡逐漸移近，物體成實像，像距逐漸變大，直至無窮遠，當物體越過焦點處，實像即變為虛像，而且像距是從無窮遠逐漸變近的，在物體經

過透鏡的焦點前後，物距的變化是連續的，像距的變化也應該是連續的，這就說明了像距的+∞和 - ∞是連接在一起的。如果用「物體的冷熱程度」或「分子平均平動動能的標誌」來理解溫度，對負熱力學溫度是很難理解的，其實，溫度還反映系統微觀無序度隨系統能量變化的情況。

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