Sıcaklık, bir cismi oluşturan maddelerin ortalama kinetik enerjisine verdiğimiz bir isim. Cismi oluşturan parçacıklar ne kadar yüksek kinetik enerjiye sahiplerse (yani ne kadar hızlı hareket ediyorlarsa), cismin sıcaklığı da o kadar yüksek oluyor - ve tam tersi.
Uzay boşluğunda sıcaklıktan bahsetmek çok zor, çünkü uzaydaki madde miktarı yok denecek kadar az. Tabii ki "uzay" derken kastedilen şeyi netleştirmek önemli. Örneğin Dünya gibi gezegenlerin civarındaki uzayın yoğunluğu, gezegenler-arası boşluk, yıldızlar-arası boşluk ve galaksiler-arası boşluğa nazaran halen epey bir madde içeriyor (Dünya'dan kaçan gazlar uzaya saçılana kadar halen Dünya civarında bulunmaya devam ediyorlar). Ama galaksiler-arası boşlukta o kadar az madde var ki, sıcaklıktan bahsetmek de çok zor oluyor (burada "0 derece" falan bile demiyoruz, "sıcaklık" kavramı anlamını yitiriyor).
"Uzayın sıcaklığı 2.7 Kelvin civarıdır." derken kastedilen şeyse atomların ortalama kinetik enerjisi olan sıcaklık değil. Bu, daha ziyade bir "benzetim". Evren'de her yöne bakıp, oralardan gelen radyasyonu ölçtüğümüzde (ve sonrasında bütün yıldızları, galaksileri ve diğer ışık kaynaklarını bu toplanan sinyalden eleyince), geriye halen belli bir mikrodalga ışıma kalıyor. Buna, "Kozmik Mikrodalga Artalan Işıması" diyoruz. Bu ışımanın da her ışıma gibi bir frekansı var. Bu frekans, yaklaşık 2.73 Kelvin sıcaklığa sahip bir "kara cismin" yapacağı ışımaya eşit şekilde dağılmış halde. O nedenle "Uzayın sıcaklığı 3 Kelvin civarıdır." diyoruz.
Bu arada "kara cisim" dediğimiz şey, üzerine düşen bütün elektromanyetik ışınları (yönü ve frekansı fark etmeksizin) emen, hipotetik bir cisim. Bu tip bir cismin termal denge halindeyken saçtığı radyasyona "kara cisim ışıması" diyoruz. Bu da dalgaların frekansıyla enerjisi arasındaki ilişkiyi gösteren idealize bir dağılıma karşılık geliyor. İşte Kozmik Mikrodalga Artalan Işıması, 2.73 Kelvin'lik bir kara cismin yapacağı ışımanın niteliklerine sahip.
