太阳和地球之间的太空冷到不行,为何太阳光照到地球却能变热?

www.zhiqu.org     时间: 2024-05-18

“高处不胜寒”这个词的意思表示距离地面越高,气温就越低。我们都看过宇宙大片的都知道,宇航员在外太空作业的时候,温度是十分的低的,这到底是是什么原因呢?难道是太阳不暖和吗?

生活在地球上的我们一直认为太阳是温暖的,每天早上起床就能看到太阳带给大家的福利,就算被云层遮住也能看到白天。按照我们日常生活的思维,我们手越靠近火越温暖,但是放在地球和太阳之间居然还有这样的一片超低温环境,这是为什么呢?地球为什么会变得这么暖和呢?

太阳热辐射作用

热传导一共有三种传递模式:直接热传导(冬天的常用的热水袋);热对流(一杯热开水和冰水兑出来的温水);热辐射,而太阳照射地球就属于热辐射这一类。

热辐射的原理就是任何有温度的物体,都是通过电辐射的方式向四周传递能量,温度越高,释放的温度(能量)越多。而电辐射又根据波长和波短分为红外线、可见光和紫外线。

太阳光就是这个原理,自身温度过高向四周的八大行星、小行星,彗星等天体释放自己的热辐射。地球就是其中的一个接受者,因为地球表面有一层非常好的保护膜臭氧层,吸走了电磁辐射中的紫外线,剩下的红外线和可见光抵达地面。

地球变暖和的主要原因

有人说在这里讨论太空的温度是没有意义的?为什么会这样说,因为在太空中,每立方厘米含有的原子只有几个,如果单靠这几个原子和电磁波反应,几乎是没有任何意义的,不可能给人类带来温暖的,这也是宇宙空间温度接近零度的主要原因。

而在我们的地球大气内可不一样了,大气分子和太阳光子下剧烈运动,最终产生地面的温度。地球在接受太阳光的同时,太阳除了太阳光还有向地球破击的高能带电粒子,这种带电粒子可谓是非常厉害,这些带电粒子剥离火星大气层,火星为什么会这样也是拜他所赐!

而地球就非常的幸运了,地球拥有非常强的地磁场,成功的让这些带电粒子,绕开地球,免于被摧毁的厄运。

地球卫星月球的命运

相比之下月球就没有地球这么好运了,月球没有大气层,阳光直射到月球,温度在160摄氏度,能量分子不能得到分散给其他空气分子,所有的温度都被月球表面吸收。

而在月球的晚上可就非常的惨了,温度达到-180摄氏度,原因很简单没有大气层罩着,月球已经把自身吸取的能力发射到外太空导致的。

我们的大气层就相当于我们的缓冲带,当我们的地表温度高了,它会帮助散发热量,到了晚上,大气层起到了一个保暖作用,促进地球昼夜温差小的主要原因。

外太空是真空的状态,如果没有大气层的保暖效果的物质,太阳光在太空中是没有办法留下温度的,而是直接穿过去。当天体背对太阳光的时候,在太空中温度极低。

我们的地球巧了!有大气层很好的为我们的生活提供更好的保暖效果,有地磁,免去被太阳带电粒子的攻击,有臭氧层,吸收大量阳关下的紫外线更加好的保护了我们的地球。

最根本的原因就在于大气层!

温度的本质是微观粒子运动剧烈程度的体现!

空气分子运动越剧烈,其气温越高。而太阳射向地球的可是各种电磁波。我们平常看见的太阳光仅是太阳射向地球的极小一部分电磁波。

电磁波的能量载体是光子,当太阳光中的光子撞到地球空气分子上,会导致空气分子吸收能量而加剧运动,于是气温升高。

当然大部分太阳辐射都被地表吸收了,吸收太阳光的地表中的原子核外电子处于激发态,也会向外辐射电磁波。于是这些电磁能量首先被空气分子吸收,再传到外太空去。

地表就相当是煤气灶的锅,空气就相当锅中的水。加热水有两种方式同时进行。

第一种,太阳光直接照射空气分子上,加剧微观粒子的运动程度,导致温度升高。

第二种,地表的温度一般比空气温度高,在热力学定律下,高温物体向低温问题传导温度。其实在微观上体现,就是地面的土壤原子辐射电磁波,再被空气分子吸收。

太阳光照到太空中之所以不会热,在于太空大部分是真空,而且很空旷

太空中没有物质,就不能吸收太阳发出的电磁波。如果在太空中随便取一个空间,这个空间里除了光子,基本没有其他粒子了。那么光子就不能把它的能量传递给其他微观粒子。既然没有除了光子之外的微观粒子,也就很难体现出温度。太空的温度也就是单位空间内光子的运动剧烈程度,而这体现出的温度远没有空气大分子强烈。

比如月球,由于没有大气层,太阳直射到月球表面,其能量不会分散给空气分子,月球表面会直接吸收这些能量导致最高温度达到160 。

在月球的夜晚,由于没有大气层的遮挡,月球会把多余的能量直接辐射到外太空。导致最低温度达到了-180 。

大气层就相当是个缓冲带。地表温度高了,它会帮忙吸收热量。到夜晚,大气层会保存一部分温度,不至于地面温度过低。

夏天温度高,是由于太阳直射点在这一区域。这就意味着单位时间内,太阳射向该区域的能量多,导致空气分子运动异常剧烈。即便到了夜晚,空气分子的剧烈运动程度也不至于降的过低,导致夏天的夜晚也挺热。

“太空是真的空”

“太空是真的空”,这不是一句玩笑话,而是真实情况就是如此。要了解这个问题,我们要先从宇宙的一些基本属性说起。

根据普朗克卫星最新的观测结果来看,目前为止,宇宙在千分之六的精度上是平坦的。这里的“平坦”并不是很多人理解的那样在一块平地,而是说宇宙在大尺度上几乎是不弯曲的。

在此基础上,科学家提出了一个概念: 宇宙临界密度 。所谓的宇宙临界密度是指,

由此,我们以得出一个关于宇宙临界密度的公式:

公式看不懂其实没关系的,我们只要知道,当把哈勃常数已经是上面的“H”取值为70 (km/s·Mpc),所对应的宇宙临界密度就是p=0.9*10^-29(g/cm^3),如果把宇宙中的物质都视为氢原子, 这个密度大概就是1立方米内只有一个氢原子 ,这个空旷的程度是我们目前在任何一个实验室都做不出的,科学家所做到最好的“真空”都比这个密度大得多。

而根据普朗克卫星观测到的宇宙微波背景辐射得到的哈勃常数H其实是很接近于70的,也就是说,宇宙的真实密度非常接近于一立方米只有一个氢原子的状态。所以, 太空其实是非常非常的空,几乎接近于真空

太空会体现出温度么?

根据经典物理学对于温度的定义:

由于太空的这种接近于“真空”的状态。所以实际上,太空并不能明显地体现出温度来,也就是说,如果有个人在太空中没宇航服,那他其实不会被冻死,而是因为压强太低,导致体液沸腾而死,或者是因为压强太低,导致肺功能障碍而死(也就是憋死)。因此, 太空并不是冷到不行,而是很难显现出温度来。

所以,当阳光穿过太空的过程中,由于宇宙的密度实在太低,温度其实很难被表达出来。说白了就是, 太阳光可以在宇宙空间中畅通,很少能撞到分子和原子,让其热运动加剧。也就没有所谓的给太阳加热的作用了。

太阳为什么能把热量传递给地球

而相比于太空的密度,地球的物质密度就大太多太多了,是由大量的分子和原子构成的,它们是可以吸收到大量的热让自身的热运动急剧的。

太阳辐射可以使得地球的分子热运动加剧,反映到宏观上,就是地球变热。而且这些热,并不是一下子消散掉,而是一部分热量被地球通过大气和水的比热容给锁住了。

当然,变热也有很多种方式,热对流,热辐射和热传导。太阳传递过地球热量的主要方式就是热辐射。而地球将这些热分摊到各个地方就会利用到热传导和热对流。

不仅如此,由于地球有足够厚度并且成分比较合理的大气层,所以可以锁住一部分热量,不会让热快速消散。其次,地球表面存在大量的水,我们都知道水的比热容很大,水也可以锁住大量的热量。基于这两点因素,所以地球的昼夜温差并不大。

在太阳系内,地球的能量来源就是太阳,没有太阳辐射,地球可能还转,但是地球上的生命就会消灭殆尽。而这些热量之所以没有在光子的传递过程中被带走,就是因为宇宙的密度实在太低而来。

最后我们来总结一下, 温度是指微观世界中,分子热运动的剧烈程度。根据观测和理论计算,宇宙的密度极其低,一立方米大概也就一个氢原子的水平,所以太空不是温度特别低,而根本体现不出温度来。其次,地球密度远远大于太空,是由大量的分子和原子构成的,因此,地球是有足够的分子和原子吸收太阳辐射,以至于自身分子热运动加剧的,这也是为什么地球可以吸收太阳辐射的原因。



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#淳泊平# 都说太阳的温度很高,是太阳把地球烤热的,为什么太阳到地球的太空段却零下两百多度呢? -
(17333374394): 热量的传媒是光子,但它本身没有温度,当它照射到物体,入射到物质微粒的核外空间,使那里的压力升高时,那里的温度就会同步升高——热现象其实是空间态实体的一种静力学特征.地球大气层之外没有物质,亦即没有光子的受体,所以纵然光子密度很大,也不能产生热量.一家之说,仅供参考!

#淳泊平# 太阳和地球之间为什么是冷的 -
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#淳泊平# 地球也是在太空中,为什么地球上有阳光而太空中没有呢? -
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#淳泊平# 太阳为何照不亮太空,却能照亮地球?而宇宙又为啥是一片漆黑? -
(17333374394): 因为对于宇宙来说,太阳太过于渺小,在庞大的黑暗的宇宙当中,太阳的光亮微不足道.而地球距离太阳近,并且比太阳体积质量小,所以太阳足够照亮地球.

#淳泊平# 太阳能够照亮地球,为什么太空中却永远是黑暗的? -
(17333374394): 众所周知,太阳是太阳系中唯一能发光的天体.也是因为太阳的存在,地球才有光和热,也是因为太阳,地球上的生命才能生存.太阳的东升西落引起了地球上昼夜的交替.如果没有太阳,整个地球将生活在黑暗中,但许多人对此也有怀疑....

#淳泊平# 为什么冬天地球离太阳近 直射短,反而地球接收到的光照少,夏天地球离太阳远 直射距离长,反而地球接收到太 -
(17333374394): 注意因为冬季太阳高度角比较小,太阳光斜射,接收的太阳辐射小.还有,我们这边是冬季比较冷,可南半球却是夏季啊!他们很热呢

#淳泊平# 如果太阳是在太空中那为什么太空中没有阳光而地球上有呢? -
(17333374394): 太空中有阳光.太空中的阳光其实更加强烈,你看那些宇航员的头盔上都有遮光面罩就知道了.但是太空里几乎是真空,不像地球大气层中有各类分子可以散射阳光,所以在太空里除非直视太阳,否则是看不到阳光的,因此也就是黑呼呼一片了.而在地球上,由于空气中的各种分子把阳光散射得到处都是,所以白天哪怕阴天,也是亮堂堂的.另外,由于波长较短的蓝光更容易被散射,所以我们看到的天是蓝的.

#淳泊平# 宇宙为什么会有光照射到地球就是我们说的太阳? -
(17333374394): 为什么会产生水波,因为水分子一个挨一个太近了;为什么会产生声波,因为空气分子一个挨一个太近了;同样宇宙的磁场粒子一个挨一个更是太近了.所以太阳内部产生的各种变化频率,其中光频就会使挨着的磁场,产生同样的光波.即光波就会像水波那样、就会像声波那样产生类似的传播,产生类似的传递,或传导,所以太阳光会照射到地球.

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