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。
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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,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。
太空中的空间站在面向太阳的时候其表面温度可达上百摄氏度,而背向太阳时又会降到零下几百摄氏度
▍✌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?
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。
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宇宙真奇妙,谢谢阅读!
▍☓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。
▍⇨太阳和地球之间的太空冷到不行,为何太阳光照到地球却能变热?
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。
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