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?: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”,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的空,几乎接近于真空。
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。
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。
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。
1.5亿千米外的太阳光需要8分20秒才能到达地球,我们人类沐浴着这“过期”的阳光繁衍生息,我们感觉到的温暖全仰仗大气分子在太阳光子下的剧烈运动,而光的本质也是电磁波的一种,太阳除了可见光外还向地球轰击着高能带电粒子,这些粒字曾经剥离过火星大气层从而让火星变成了红色星球。
地球磁场保护我们免受高能粒子的侵袭,太阳光里的光子在打到地表后,地表本身又会反过来加热空气分子,然后再加上大气层这个厚实的“保温被”,地球才能在接近绝对零度的太空中拥有舒服的温度。
太阳系内的金星也有浓厚的大气层,然而它的大气层几乎全是二氧化碳,温室效应让金星温度达到了上百摄氏度,由此可见大气层的成分也很重要。
这是一个错误的观点,地球和太阳之间,充满了辐射热量,只是没有感受器去截留,导致热量飞速逝去。根据现有的物理学知识,热量的传播只有三种途径,传导,辐射和对流。
咱们先说传导,最直观的例子,我们手持不锈钢筷子的一端,另一端放在煤气灶上烤,不一会儿,就会感到烫手,不得不扔掉。日常生活中使用的小到电饭锅,暖宝宝(里面有铁粉、食盐颗粒,传导起到绝对主力作用),大到热电厂的锅炉,化工单位的热交换器,都是传导作用。不过,这个作用的限制就是必须有传导介质,比如金属,石头等等。离开了这个介质,就谈不到传导。
第二种方式是对流,空气分子的运动想对容易,当某一区域的空气被加热,分子运动加快,推动周边的空气分子剧烈运动,成波形将热量传递出去,这个显现就是对流,典型的例子:我们处于煤气灶的旁边,肢体并没有接触到火焰,但是依旧会感到温暖火热,这就空气的传导作用,不过这个距离是有限的,等我们退到厨房门口,也就2-3米的距离,就感觉不到热量翻滚了。人们煮水,也是利用的液体对流。看着美丽的主妇们在忙饭,大汗淋漓,出了厨房门,就好多了,心疼之。
第三种方式就是辐射,典型的例子:炼钢厂,高炉运转的时候,灼热的铁水超过到1064摄氏度,我们站在30米外,都会觉得热,空气对流不可能有这么远的距离,只有辐射。最常见的就是红外线取暖器啦!
以上三种方式,能够作用在茫茫太空的只有辐射。太阳距离地球有1.49亿公里,没有金属棒传导,真空中也没有空气对流。不要以为只有可见光才能够产生热辐射,其实热辐射的最大功臣反而是红外线和远红外线甚至是微博段,这些都是我们看不到的,这也就解释了,就算是阴雨天,虽然看不到阳光,我们的大气温度不会立即降到冰点的原因。
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。
在没有宏观物质的太空,微波和可见光一晃而过,没有物质吸收或者暂留这些光线,也就体会不到温暖,给人的映像就是寒冷无比,其实这是一个错误的观念。不过,光线的传播是放射状的,物体感受到的温度,与光照的面积成正比,与距离的平方成反比,也就是说,距离太阳的一定距离后(火星轨道以外),光线照射在身上的热量还不足以抵消我们的身体散失的热量,因此才会感到寒冷。
…………
宇宙真奇妙,谢谢阅读!
太阳和地球之间的太空空间温度非常低,为接近绝对零度的-270℃,是因为太空极其空旷,缺少与阳光作用的物质,阳光中的能量无法传导,而地球近地轨道上温度却要高得多。
温度的本质是分子的热运动,所以要有较高的温度就必须有足够的热量传递。而热量传递的方式主要有导热、热对流及热辐射,导热需要物质直接的接触,对流需要空气,热辐射是唯一种可以穿越太空空间的热量传递方式。太阳就是靠着可见光、紫外线、红外线等电磁波温暖地球,物质分子在受到电磁波的作用,分子的运动加剧,表现出来的就是温度的提升。而地表物质吸收了能量之后,又可以由于和大气的直接接触、热辐射再次将热量返回大气,加上大气运动,就是夜晚虽然没有阳光照射,地表温度却不会很低的原因。太阳和地球之间的广阔空间缺乏物质分布,几乎真空,没有和阳光作用的物质,温度就会比较低,但是若太空阳光照射在物体表面,温度依然会比较高。
地球附近和月球等天体表面的温度不是只有低温,由于地球大气层的厚度大概有1000多公里,只不过主要的质量都分布在距地面100公里的范围内,在近地的几十公里内,温度随着海拔的上升而降低,但是到了电离层之上的大气空间,由于阳光对稀薄大气分子的作用,那里的温度可以达到数千摄氏度,不过也由于物质分布稀薄,热量难以传导,人在那里可能感受不到温度有多高,只有阳光直接照射到皮肤上才感觉到热。月球表面其实也不是没有大气,而是有极其稀薄的散逸层,白天受阳光照射温度可以达到一百多度,但是到了晚上稀薄的散逸层无法保持热量,月球表面的热量又快速地辐射出去,温度可降低至-180℃。
人感觉到的变热是温度的上升,是因为接触到的物体温度高于人体,这需要物体本身要吸收足够的热量,物体的热量经传导的方式进入人体,由于热量传递太快,皮肤感受器才感受到热等感觉。
太阳和地球之间冷得不行,但是太阳光照在地球上却很热?
确实是这样,太空中非常的寒冷,中国古人把太空叫广寒宫一点不假。
但是照到地球上却非常的热。万物生长靠太阳,尤其是阳光直射的赤道上一年四季都是夏天,把树叶都烤焦了。
月亮上被太阳照射的地方正几百度,没有照射的地方负几百度。
许多的事情迷惑了许多人们,这是怎么回事呢?
我们在地球上看见燃烧的火焰,放射出热量,感觉燃烧的东西会放射出热量,不燃烧的东西不会放射出热量,燃烧是怎么回事呢?翻开物理书籍,原来一个物质的燃烧是物质内部在激烈的运动,激烈运动的物体就会放出热来,比如我们搓搓手,手就会发热,因为运动快就会发热,物质里面的原子核中的电子在激烈的运动,运动到一定程度就会发光发热。发出的光会向四处放射,射到物质上会激发被照射的物质电子也运动的非常快,也发热,如果没有照到物质,就不起作用,所以太阳和地球之间没有物质,它们之间非常寒冷。当你把一只手放到太阳和地球之间你的手是物质,你会感到烤手。但是虚空中没有物质那就是广寒宫了。在月亮上被太阳照射的一面,几百度的高温,而没有照到的背面却是零下几百度,而地球上没有这种现象,这是地球空气这个物质起到了传递和保暖的作用,调和了温差。在珠穆朗玛峰上终年积雪,就是因为空气稀薄,调节能力差的原因。
光是一种能量,能量能够通过辐射的方式影响非常远的物质内部的电子运动,也运动快,发热。而对虚空没有物质的空间,不起作用。
答:主要是是因为大气温室效应和热辐射。
我们地球能有这么合适的温度滋养万物,这都源自我们大气层的温室效应,地球就像被盖了一层被子,所以温室效应拯救了我们!
白天太阳光穿透大气层照射到地面,由于空气是不能直接吸收太阳光这个波段波的能量,所以地面在吸收太阳光热量后,通过热辐射的方式将热量传递给了大气,我们才有个合适的温度。
夜晚由于大气像一层被子一样盖在地球上,这样只有少部分热量散失到太空,不至于温度下降太快!
日复一日的这样交替!这也能解释一句常说的话:高处不胜寒!也是这个道理!好处高冷根本原因是离地面太远!而不是人们的惯性思维,离太阳近,怎么还越来越冷!
我们的月球和地球相对太阳可以说是一个轨道上的,受着同样的光照,但月球上的温度让人大跌眼镜。
白天太阳直射月面月表温度127℃,直接刷油烤肉都可以!这是因为月球没有大气,地面吸收的太阳光热量没有大气的吸收,积聚导致温度这么高!
夜晚月表温度-183℃,由于没有大气的保护,月表温度可以不停地往外太空辐射,导致温度骤降!
大家都知道金星有些地狱般的环境,浓厚的大气层,超强的温室效应,直接让金星温度爆表400℃,这个连肉都来不及烤,就化成灰了!!!
综上所述:可见大气对我们的重要性!所以大家爱护环境,节能减排,能坐公车不开车,能骑自行车不坐车!??
欢迎关注物质和意识!
光只有碰到物体(比如地球的大气层)时,才会使其光能转化为热能。
阳光穿过冰冷的太空把热量带到地球,虽然阳光在太空中加热了八分半钟,但是太空的温度依然是低到零下270摄氏度,主要就是因为太空几乎接近绝对真空,没有物质存在。
阳光要想把太空“加热”它有三种途径:一是对流、二是传导、三是辐射。
三种途径中对流和辐射占据主要作用,而热辐射效果不明显。在太空中恰恰相反因为接近于真空状态,热量不能通过对流和传导的方式传播,只能通过辐射。
任何物体温度只要超过绝对零度就可以向外辐射,同时也可以接受辐射。这两者的差值就是物体热量的增减值。而太空中的零下二百七十摄氏度几乎就是宇宙背景微波辐射,这一抹宇宙大爆炸的余晖。
地球上的温度之所以冷热适宜,主要是因为大气层的存在,白天的时候接受到充足的热量、夜晚的时候地表也可以热辐射传递热量到大气,可以说大气层就是中间的缓冲带。
月球太阳的距离和地球与太阳的距离相当,但是因为没有大气层导致昼夜温差将近三百摄氏度。同样是因为太空中几乎绝对真空的状态,如果一个人上到太空中身体的热量也不会快速消失,只会慢慢向外辐射热量,而没有热传导和对流。
说太空冷,这句话既对又不对。温度反应的是大量微观粒子的平均动能,太空中粒子密度极低,讨论太空温度意义不大。我们只能讨论太空中的物体温度,这才是有意义的。
比如地球,它就属于太空中的物体,太阳光对它进行加热,于是地球就变热了。
由于太空很空,热传播的三种方式,只有热辐射在起作用,所谓热辐射就是光辐射,但这里的光范围非常广,不仅包括可见光,还包括红外线、紫外线等波段的光。这些光在遇到物体时,一部分会被物体吸收,增加了物体内部微观粒子的平均动能,于是物体的温度就上升了。
那么这些热辐射在太空中几乎可以认为是畅行无阻的,直到它们遇到了地球,地球将它们吸收,也就是增加了热量。不过地球自己也会散发热辐射,这一来一去是平衡的,所以地球的平均气温是较为稳定的,在15摄氏度。
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