太阳到地球之间的太空很冷,为什么太阳光照到地球却会变得很热? 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

因为温度是一个很宏观的概念,本质上其实是分子的高速运动,地球之所以能感觉到太阳光带来的热量,就是因为地球大气层有着海量大气分子在太空中讨论温度是没有意义的,因为太空每立方厘米只有几个原子,这几个原子再怎么运动也不可能给人温暖的感觉,这也是为什么宇宙空间温度接近绝对零度的原因,宇航员如果不慎死在太空的话也会变成一具冰冻的尸体,或者被地球引力拉倒大气层内烧成灰。

太空当中,几乎没有空气分子,对流效应可以忽略,当然也没有一根铁棒可以连通地球和太阳,剩下的只有辐射,在近地轨道,阳光直接照射的物体表面,光辐射能够让物体表面很快加温,达到120多度,在阳光照射不到的区域,物体表面的温度只能够是-140度左右,这样的温度差,普通的材料是难以接受的,只能够是某些合金才能够承受。

因此,人造地球卫星、太空站、甚至宇航服,都要考虑朝阳面和背阴面的温度差,咱们看到宇航服笨重臃肿,就是这个道理,它背后有50公斤的生命维护系统,其中重要的部分就是温度控制循环管道,否则,宇航员在太空就是水深火热,胸前背烤焦,背后被冻裂,惨不忍睹。

太空当中,几乎没有空气分子,对流效应可以忽略,当然也没有一根铁棒可以连通地球和太阳,剩下的只有辐射,在近地轨道,阳光直接照射的物体表面,光辐射能够让物体表面很快加温,达到120多度,在阳光照射不到的区域,物体表面的温度只能够是-140度左右,这样的温度差,普通的材料是难以接受的,只能够是某些合金才能够承受。因此,人造地球卫星、太空站、甚至宇航服,都要考虑朝阳面和背阴面的温度差,咱们看到宇航服笨重臃肿,就是这个道理,它背后有50公斤的生命维护系统,其中重要的部分就是温度控制循环管道,否则,宇航员在太空就是水深火热,胸前背烤焦,背后被冻裂,惨不忍睹。



地球表面有用很厚一层大气层,太阳辐射出来的红外线在大气层中被二氧化碳或空气中其他气体吸收、紫外线会被臭氧吸收,而大部分可见光则会穿透大气到达地面,它们与物体发生相互作用,从而把热量转移给物体

因为温度是一个很宏观的概念,本质上其实是分子的高速运动,地球之所以能感觉到太阳光带来的热量,就是因为地球大气层有着海量大气分子在太空中讨论温度是没有意义的

太空当中,几乎没有空气分子,对流效应可以忽略,当然也没有一根铁棒可以连通地球和太阳,剩下的只有辐射,在近地轨道,阳光直接照射的物体表面,光辐射能够让物体表面很快加温

温度虽然是一个很宏观的概念,但本质上其实是分子的高速运动,地球之所以能感觉到太阳光带来的热量,就是因为地球大气层有着海量大气分子在太空中讨论温度是没有意义的

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?~

“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,
根据爱因斯坦的广义相对论,一个以物质为主的宇宙停止膨胀的时候,所对应的宇宙密度。
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地空,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:
在微观世界中,分子热运动的剧烈程度。

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。

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。


#黎骂卸# 太阳给地球带来光和热,那为什么太空却那么寒冷 -
(18687312836): 太空没承载热的物质.太空就如同名字一样太空.我们在地面感觉到温度,是因为有地面和空气.

#黎骂卸# 太阳和地球之间的宇宙那么冷,热量是怎么传到地球的 -
(18687312836): 通过光线传热.太阳燃烧,发射出的光线,.不仅具有亮光,同时还具有很大的热量

#黎骂卸# 太阳光线经过太空的时候,由于太空温度非常低,想问问太空对太阳光线是否有降温. -
(18687312836): 这个问题其实问的很好,不过首先,需要让楼主明白什么是【温度】、【光】 首先说温度:温度其实就是能量的一种表现方式,拥有能量高的物质,它们的分子运动会很剧烈.那么热传导可以简单地这么理解:分子的剧烈运动导致互相碰撞而把...

#黎骂卸# 太阳光在宇宙中为什么只是传播而没有温度?射到某一点却有温度,为什么? -
(18687312836): 你想那是能量,不要用温度去考虑,阳光射到了哪个物体,能量就会被那个物体吸收,因此温度上升了,比如地球和月亮得到的阳光,而没射到的,在真空中,除了自身损失的,却没有物质吸收该能量,因而光线继续传播.

#黎骂卸# 太阳能够照亮地球,为什么太空中却永远是黑暗的? -
(18687312836): 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....

#黎骂卸# 点燃火堆会发现我们离火堆越近越热.为什么太阳光照地球时,在高峰上,反而感到很冷? -
(18687312836): 点火堆时是直接的热辐射,所以越近越热.你说的是在对流层的现象,对流层的大气热量来自地面辐射,所以离地面越远越冷(即热辐射越少).

#黎骂卸# 真空隔热,为什么太阳还会把热传到地球?太阳是在真空的宇宙把,真空不是隔热吗?为什么热还会传播到地球? - 作业帮
(18687312836):[答案] 真空隔声就听过,至于隔热嘛.. 太阳的热是通过它的光来传播的. 热的传播是使热源周围的分子发生热运动来传播的.比如被加热的水,虽然没有发光,但是你用手将要靠近水的时候会觉得很热,这是由于热水使空气分子发生热运动将热量传播到你皮...

#黎骂卸# 为什么太阳在冬天离我们最近却感到很冷,而夏天太阳离我们最远却感到很热呢? -
(18687312836): 主要问题在于太阳照射的角度,夏天太阳几乎是直射到我们的位置,冬天确实斜射到我们的位置,两者在太阳光经过大气层时用的时间是不一样的.比如:同样的两个冰棍经过一个50度的热水槽(深1米,宽1米.)第一个冰棍垂直经过,消耗了一半,第二个是斜着从一个角,同样的速度经过水槽,第二个肯定消耗要大一些.这就和阳光射入经过大气层消耗热量是一样的.所以在冬天阳光照射到我们的位置时要比夏天的阳光消耗热量大,我们就感觉还是比较冷.

#黎骂卸# 为什么太阳直射南回归线离地球最近北半球还会冷 -
(18687312836): 首先地球的公转轨道的偏心率较低,轨道近圆,因此地球位于近日点与位于远日点的距离相差不大,另外此时,太阳直射南半球,北半球正午太阳高度较小,单位面积上获热与直射北回归线时低,另外此刻日照时间也较短,因此,总体上,北半球地区在太阳直射南半球时,获得的太阳总量相比太阳直射北半球的太阳辐射总量低,所以温度也较低,我们感觉就较冷.

#黎骂卸# 不是越高离太阳越近吗?为什么越高越冷?
(18687312836): 你的那个远近对温度影响几乎微乎其微.太阳离地球1.5万公里,在地球上最高的山也不过8000米,0.8公里,这个距离变化对日照辐射的影响简直太小了.但是随着高度增加,大气稀薄了,对地面的保温作用明显减弱,所以地面大量的热量都散失了,所以高原气温很低.海拔平均每上升100米气温下降6度.你可以想象一下,如果你向着太阳飞,飞到太空中,不是离太阳更近吗?神7刚刚上天,你看电视里说的,太空中很冷的,保温是宇航服非常重要的作用. to 绝战胜者:太阳距地球1.5万公里,不是1.5光年.1光年是光走一年的距离,太阳光照到地球只需要8分钟.