宇宙は寒いって本当？
― 真空は、熱を奪うのがいちばん苦手な場所です

映画では、宇宙に放り出された人が一瞬で凍りつきます。けれど実際の宇宙は、「冷やす力」がとても弱い場所です。熱を運んでくれる空気が、そこには無いからです。宇宙服や宇宙ステーションが苦労しているのは、むしろ熱をどうやって捨てるかのほうです。

「宇宙は寒い」が半分まちがっている理由は2つ

「宇宙の温度」という言い方にも落とし穴があります。温度とは、物の中の粒がどれだけ激しく揺れているかを表す量です。物がほとんど無い場所では、温度を感じさせる相手そのものがいません。

体を冷やす3つの道のうち、宇宙では2つが閉じている

熱が移る道は3つあります。触れている物へ直接伝わる道、まわりの空気や水が動いて運び去る道、そして赤外線として飛んでいく道です。冬の風が冷たく感じるのは、2つめの道で熱が次々に奪われるからです。冷たい水に入ると、もっと速く奪われます。

図1の左を見てください。地上では3つの道が全部ひらいています。右の宇宙では、触れる物も動く空気も無いので、残るのは赤外線の道だけです。人の体から赤外線で出ていく熱は、休んでいるときに体がつくる熱の数倍ほどです。冷えはしますが、「一瞬で凍る」ほど速くはありません。折りたたみの中で計算すると、1℃下がるのに10分近くかかる目安になります。

宇宙服の本当の悩みは「熱がこもること」

宇宙飛行士が船外で作業すると、体は運動で熱をつくり続けます。地上なら汗が蒸発し、風が熱を持ち去ってくれます。ところが宇宙服の外は真空なので、その熱は服の中にたまる一方です。

そのため船外活動用の宇宙服の下には、細い管が縫い込まれた下着を着ます。管に冷たい水を流して、体の熱を回収するしくみです。回収した熱は、背中の装置で水を少しずつ宇宙へ蒸発させて捨てているとされています。宇宙ステーションにも、太陽電池とは別に、熱を赤外線で捨てるための大きな白い放熱板が付いています。

いっぽう日かげでは、機械は冷えすぎて動かなくなるおそれがあります。だから人工衛星は、金色や銀色の断熱シートに包まれています。「暑すぎ」と「寒すぎ」の両方を、日が当たるかどうかだけで行き来するのが宇宙です。

まとめ

宇宙が「寒い」と言われるのは、物がほとんど無い場所の温度がとても低いからです。けれど、物を冷やす力は、熱を運ぶ空気や水があってはじめて強くなります。真空は魔法瓶の壁と同じで、熱を奪うのが苦手です。だから宇宙では、日が当たれば焼けるように熱くなり、宇宙服はむしろ熱を捨てる工夫で成り立っています。

寒さとは、温度の低さではなく「熱を奪う速さ」。
真空は、世界でいちばん優秀な断熱材です。

真空が熱を閉じこめるしくみは魔法瓶は、なぜ何時間も冷めないの？で、宇宙ステーションで体が浮く理由は宇宙ステーションで体が浮くのは、重力がないからって本当？で詳しく紹介しています。同じ温度でも冷たさの感じ方が変わる話はなぜ金属は木より冷たく感じるの？もどうぞ。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。人体への影響に関する記述は限られた記録にもとづく推定を含みます。