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突然光和热-同样被高温的太阳照射,为什么地球那么温暖,而太空却冰冷至极?

2024年04月19日 靓嘟嘟 浏览量:


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如今正值寒冬腊月,每天晒晒太阳取暖,成为冬日里很幸福的一件事情。地球处于适合的位置,并且绕着太阳公转,让自身的温度在一定范围内变化,也就出现了季节的变化。人类早已对此习以为常,并且怡然自得地享受。

作为地表热量的主要来源,太阳可以说地球生命源泉之一。从更大的角度来看,其实太阳提供给地球的热量,和它散发出去的热量相比是微不足道。据科学家的计算,地球得到的热量仅仅为太阳散发出去总热量的22亿分之一。

可是当人类的脚步走出地球踏进太空的时候,我们发现同样被高温的太阳照射,整个太空都是“冰凉凉”的,平均温度只有-270℃。地球仅仅只是获得了太阳22亿分之一的热量,就已经很温暖了,两者之间的差异,简直不要太大!

为什么地球那么温暖,而太空却冰冷至极?

1.分子热运动的差异

地球暖和外太空冷,它们之间的差异就是温度不一样。这是一个显而易见的道理,那为什么两者之间的温度不一样,不都是沐浴在阳光下吗?

这就得从温度的微观定义去解释了,温度宏观意义上是指物体冷热程度的物理;而微观意义意义上的温度,指的是物体分子热运动的剧烈程度。简单来说就是,分子在一定时间(空间)范围内运动越剧烈,温度就越高。

从这角度来看,在同样的光照条件下,地球温度高太空温度低就很好解释了:因为同等空间单位分子的密度(数量)不一样。太空过于空旷,导致它里面的分子很少很少。比如太空一立方厘米的空间里,可能只存在一到两个分子;而地球一立方厘米的空间里,可能存在几千亿个空气分子。

几千亿个分子一起运动,所产生的热量自然远超一两个分子。更何况,实际上太空的分子是不运动的,因为温度太低了。

2.地球有“被子”

我们可以生活在地球上,是因为地球的近地面上均匀地包裹着一层大气层,大气层包含了很多气体,其中就有人类呼吸所必须的氧气。除了是地球上大部分动物生活的保障外,大气层其实也是地球的“被子”。

这层均匀覆盖在地球表面的“被子”,在一定程度上可以削弱阳光,使得照射到地球表面的太阳光不那么热,温度适应。到了晚上,地球自身开始向外面辐射热量,大气层就起到一定的阻挡作用,减缓地球热量流失。就像冬天咱们睡觉,盖了一层被子一样。

所以在大气层的保护之下,地球就像一个温暖的空间,不会那么寒冷。而外太空就不一样了,没有气体使得热量无法留存,温度很低很低。很多表面没有大气层的行星,基本都是昼热夜寒。就比如离咱们最近的月球,白天温度100多摄氏度,到了晚上就到零下170多摄氏度。

太阳对我们那么重要,它还能存在多久呢?

太阳可以看做是一个无比巨大的氢气球,因为它的组成部分里有75%是氢,剩下的基本都是氦。因为有大量氢的存在, 太阳内部的日核无时无刻不在进行着核聚变反应。在太阳的核心里,每秒有超过6亿吨的氢被消耗,用于核聚变反应。

而这一个量级的核聚变反应,使得太阳一直以光和热的形式向外释放能量。我们也不用担心太阳会短时间内消耗完,科学家根据太阳的质量和物质组成计算得出,太阳还可以燃烧50亿年,地球的寿命迄今为止也不过45亿多年,所以人类不用担心太阳的问题。

但还是有人会不禁想象,如果太阳突然熄灭了会怎么样呢?首先,整个地球都会陷入一片漆黑,但是温度短时间内不会迅速降低,因为有大气层的存在。加州理工学院的教授David Stevenson表示:太阳熄灭后两天的时间,地球表面的平均温度会下降到14℃;一周之后会变成-17℃;一年之后变成-73℃。

到了那个时候,人类基本就不能再地球上生存下去了。而随着时间的推移,百万年后地球地表温度只有-240℃,就会像宇宙中大部分行星一样变成冰冷荒凉的球体,再无生命。

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