太陽和地球之間的太空冷到不行,為何太陽光照到地球卻能變熱?

shiyanbo


最根本的原因就在於大氣層!

溫度的本質是微觀粒子運動劇烈程度的體現!

空氣分子運動越劇烈,其氣溫越高。而太陽射向地球的可是各種電磁波。我們平常看見的太陽光僅是太陽射向地球的極小一部分電磁波。


電磁波的能量載體是光子,當太陽光中的光子撞到地球空氣分子上,會導致空氣分子吸收能量而加劇運動,於是氣溫升高。

當然大部分太陽輻射都被地表吸收了,吸收太陽光的地表中的原子核外電子處於激發態,也會向外輻射電磁波。於是這些電磁能量首先被空氣分子吸收,再傳到外太空去。

地表就相當是煤氣灶的鍋,空氣就相當鍋中的水。加熱水有兩種方式同時進行。

第一種,太陽光直接照射空氣分子上,加劇微觀粒子的運動程度,導致溫度升高。

第二種,地表的溫度一般比空氣溫度高,在熱力學定律下,高溫物體向低溫問題傳導溫度。其實在微觀上體現,就是地面的土壤原子輻射電磁波,再被空氣分子吸收。


太陽光照到太空中之所以不會熱,在於太空大部分是真空,而且很空曠

太空中沒有物質,就不能吸收太陽發出的電磁波。如果在太空中隨便取一個空間,這個空間裡除了光子,基本沒有其他粒子了。那麼光子就不能把它的能量傳遞給其他微觀粒子。既然沒有除了光子之外的微觀粒子,也就很難體現出溫度。太空的溫度也就是單位空間內光子的運動劇烈程度,而這體現出的溫度遠沒有空氣大分子強烈。

比如月球,由於沒有大氣層,太陽直射到月球表面,其能量不會分散給空氣分子,月球表面會直接吸收這些能量導致最高溫度達到160℃。

在月球的夜晚,由於沒有大氣層的遮擋,月球會把多餘的能量直接輻射到外太空。導致最低溫度達到了-180℃。

大氣層就相當是個緩衝帶。地表溫度高了,它會幫忙吸收熱量。到夜晚,大氣層會保存一部分溫度,不至於地面溫度過低。


夏天溫度高,是由於太陽直射點在這一區域。這就意味著單位時間內,太陽射向該區域的能量多,導致空氣分子運動異常劇烈。即便到了夜晚,空氣分子的劇烈運動程度也不至於降的過低,導致夏天的夜晚也挺熱。


科學認識論


太陽和地球之間冷得不行,但是太陽光照在地球上卻很熱?

確實是這樣,太空中非常的寒冷,中國古人把太空叫廣寒宮一點不假。

但是照到地球上卻非常的熱。萬物生長靠太陽,尤其是陽光直射的赤道上一年四季都是夏天,把樹葉都烤焦了。

月亮上被太陽照射的地方正幾百度,沒有照射的地方負幾百度。

許多的事情迷惑了許多人們,這是怎麼回事呢?

我們在地球上看見燃燒的火焰,放射出熱量,感覺燃燒的東西會放射出熱量,不燃燒的東西不會放射出熱量,燃燒是怎麼回事呢?翻開物理書籍,原來一個物質的燃燒是物質內部在激烈的運動,激烈運動的物體就會放出熱來,比如我們搓搓手,手就會發熱,因為運動快就會發熱,物質裡面的原子核中的電子在激烈的運動,運動到一定程度就會發光發熱。發出的光會向四處放射,射到物質上會激發被照射的物質電子也運動的非常快,也發熱,如果沒有照到物質,就不起作用,所以太陽和地球之間沒有物質,它們之間非常寒冷。當你把一隻手放到太陽和地球之間你的手是物質,你會感到烤手。但是虛空中沒有物質那就是廣寒宮了。在月亮上被太陽照射的一面,幾百度的高溫,而沒有照到的背面卻是零下幾百度,而地球上沒有這種現象,這是地球空氣這個物質起到了傳遞和保暖的作用,調和了溫差。在珠穆朗瑪峰上終年積雪,就是因為空氣稀薄,調節能力差的原因。

光是一種能量,能量能夠通過輻射的方式影響非常遠的物質內部的電子運動,也運動快,發熱。而對虛空沒有物質的空間,不起作用。


寶樹白石34222787


坐過飛機的人都有這個經驗,飛機飛到高空,溫度會越來越低。似乎這個經驗和我們生活中烤火爐的感受不一樣,難道不是離火爐越近越熱嗎?

關於這個問題,物理學上的解釋是這樣的:

光線是一種輻射能量,它在空氣中傳播,空氣是不吸收這種輻射能量的,當太陽光穿過整個大氣層(假如沒有云),直接到達地面,而地面會吸收大部分的輻射能。因此,真正在發熱的物體是地面,地面再對其周圍的空氣進行加熱。離地面越近,空氣溫度就越高。而高空離地面遠,自然高空的空氣溫度就低。高空的空氣的熱量,主要是靠和地面空氣的對流而變熱的,並不是依靠太陽的照射。

另外,當太陽照射在我們身上的時候,我們的身體直接在接受太陽的輻射能量,所以會感受太陽的輻射熱量,此時,我們的身體既是輻射的接受體,也是對周圍空氣加熱的發熱體。

對火爐取熱來說,原理上和太陽光差不多,不過火爐的發熱是一個區域,隨著距離增加,輻射能就逐步降低,這就是我們離開火爐越近,就會感到越熱的原因。

所以,這個問題的關鍵就在於,當光線不能穿透某個媒介的時候,這個媒介才是真正的熱源。


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太陽和地球之間的太空冷到不行,為何太陽光照到地球卻能變熱?

答:太空是空蕩蕩的,其中的粒子密度極低,可以認為是真空的。太陽光在太空中穿行時,不會被反射、散射和吸收,所以宇宙看起來是黑暗的,並且也不會被加熱。這就和真空保溫杯是一個道理,在真空狀態下沒有導熱、對流換熱,有的只有輻射換熱,而輻射換熱只與輻射面積和兩者之間的溫度有關係,在真空粒子密度極地的情況下輻射面積可視為零。

而地球表面有用很厚一層大氣層,太陽輻射出來的紅外線在大氣層中被二氧化碳或空氣中其他氣體吸收、紫外線會被臭氧吸收,而大部分可見光則會穿透大氣到達地面,它們與物體發生相互作用,從而把熱量轉移給物體。通過上述熱輻射過程,地球就會變熱。

由於太陽到地球的距離甚遠,輻射換熱的量也是有限的,地球的大氣層還起到一個很好的保溫效果,以至於在晚上沒有太陽直射的情況下溫度變化不會很大。

你也可以將太陽向地球輻射出來的是光子,這些光子在太空中暢行無阻,其能量並沒衰減,到達地球后與大氣層中各種粒子碰撞將本身具有的能量轉換成了熱能,就我們看到的流星就是大顆粒的隕石在進入大氣層後與大氣層中粒子摩擦,將其動能最後轉換成了光和熱(就是個比喻,別在意其中的本質,本質上是存在差異的)。



鳳棲夕陽


這是一個錯誤的觀點,地球和太陽之間,充滿了輻射熱量,只是沒有感受器去截留,導致熱量飛速逝去。根據現有的物理學知識,熱量的傳播只有三種途徑,傳導,輻射和對流。


咱們先說傳導,最直觀的例子,我們手持不鏽鋼筷子的一端,另一端放在煤氣灶上烤,不一會兒,就會感到燙手,不得不扔掉。日常生活中使用的小到電飯鍋,暖寶寶(裡面有鐵粉、食鹽顆粒,傳導起到絕對主力作用),大到熱電廠的鍋爐,化工單位的熱交換器,都是傳導作用。不過,這個作用的限制就是必須有傳導介質,比如金屬,石頭等等。離開了這個介質,就談不到傳導。

第二種方式是對流,空氣分子的運動想對容易,當某一區域的空氣被加熱,分子運動加快,推動周邊的空氣分子劇烈運動,成波形將熱量傳遞出去,這個顯現就是對流,典型的例子:我們處於煤氣灶的旁邊,肢體並沒有接觸到火焰,但是依舊會感到溫暖火熱,這就空氣的傳導作用,不過這個距離是有限的,等我們退到廚房門口,也就2-3米的距離,就感覺不到熱量翻滾了。人們煮水,也是利用的液體對流。看著美麗的主婦們在忙飯,大汗淋漓,出了廚房門,就好多了,心疼之。


第三種方式就是輻射,典型的例子:鍊鋼廠,高爐運轉的時候,灼熱的鐵水超過到1064攝氏度,我們站在30米外,都會覺得熱,空氣對流不可能有這麼遠的距離,只有輻射。最常見的就是微波爐啦!

以上三種方式,能夠作用在茫茫太空的只有輻射。太陽距離地球有1.49億公里,沒有金屬棒傳導,真空中也沒有空氣對流。不要以為只有可見光才能夠產生熱輻射,其實熱輻射的最大功臣反而是紅外線和遠紅外線甚至是微博段,這些都是我們看不到的,這也就解釋了,就算是陰雨天,雖然看不到陽光,我們的大氣溫度不會立即降到冰點的原因。

太空當中,幾乎沒有空氣分子,對流效應可以忽略,當然也沒有一根鐵棒可以連通地球和太陽,剩下的只有輻射,在近地軌道,陽光直接照射的物體表面,光輻射能夠讓物體表面很快加溫,達到120多度,在陽光照射不到的區域,物體表面的溫度只能夠是-140度左右,這樣的溫度差,普通的材料是難以接受的,只能夠是某些合金才能夠承受。因此,人造地球衛星、太空站、甚至宇航服,都要考慮朝陽面和背陰面的溫度差,咱們看到宇航服笨重臃腫,就是這個道理,它背後有50公斤的生命維護系統,其中重要的部分就是溫度控制循環管道,否則,宇航員在太空就是水深火熱,胸前背烤焦,背後被凍裂,慘不忍睹。

在沒有宏觀物質的太空,微波和可見光一晃而過,沒有物質吸收或者暫留這些光線,也就體會不到溫暖,給人的映像就是寒冷無比,其實這是一個錯誤的觀念。不過,光線的傳播是放射狀的,物體感受到的溫度,與光照的面積成正比,與距離的平方成反比,也就是說,距離太陽的一定距離後(火星軌道以外),光線照射在身上的熱量還不足以抵消我們的身體散失的熱量,因此才會感到寒冷。

…………

宇宙真奇妙,謝謝閱讀!


諸葛小村姑


說太空冷,這句話既對又不對。溫度反應的是大量微觀粒子的平均動能,太空中粒子密度極低,討論太空溫度意義不大。我們只能討論太空中的物體溫度,這才是有意義的。

比如地球,它就屬於太空中的物體,太陽光對它進行加熱,於是地球就變熱了。

那麼這中間到底發生了什麼呢?

由於太空很空,熱傳播的三種方式,只有熱輻射在起作用,所謂熱輻射就是光輻射,但這裡的光範圍非常廣,不僅包括可見光,還包括紅外線、紫外線等波段的光。這些光在遇到物體時,一部分會被物體吸收,增加了物體內部微觀粒子的平均動能,於是物體的溫度就上升了。

那麼這些熱輻射在太空中幾乎可以認為是暢行無阻的,直到它們遇到了地球,地球將它們吸收,也就是增加了熱量。不過地球自己也會散發熱輻射,這一來一去是平衡的,所以地球的平均氣溫是較為穩定的,在15攝氏度。

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賽先生科普


太空很冷,地球卻非常熱?

太陽照射地球,先經過太空,而太空很冷,是因為太空沒有空氣層,也就是沒有保溫層,熱量不會停留,四周無限開闊,熱量沒有侷限因此很冷。

而太陽後照到地球,地球卻很熱,是因為地球有很厚的保溫屋,一千KM至一千四百KM(公里)的空氣層,其中總質量的百分之八十九點二,在三十KM以內,想想看,那麼厚的吸熱層,要貯存多少熱能和熱量,還有地球表體吸收的熱量。晚上沒有太陽照射時,靠地球自身散發貯存熱量,和外圍保溫屋的熱量,使人們感覺不到冷。白天太陽直射點時,本來的熱量不能擴散,還繼續吸收太陽補充的熱量,所以人們感覺很熱!


秦川農家


溫度的載體是物質,沒有物質存在談溫度基本等於耍流氓。太空中物質極少,所以即便太陽光再多,沒有可以吸收並使之轉化為熱能的物體存在,太空中照樣很冷。而地球就不一樣了,這麼大質量的一個球體,太陽光照射到地球上之後,哪怕只有10%的光能被吸收轉化成熱能並保存下來,導致的溫度效應也是十分可觀的。這也是為什麼地球溫度比太空溫度高、熱量多的原因。



其實,說白了就是太空中可以用於存儲熱量的物質太少,陽光在太空中無法被吸收全部都跑掉了。而地球上物質多,吸收的太陽光是海量的,得到的熱能也是海量的。不過溫度高也不代表就一定很熱,比如單位空間中就幾顆粒子,只有稍微陽光一照射這些粒子就會發生劇烈運動,從而得到很高的溫度。但是由於它們數量太少,即便溫度高,含有的熱量也很少,基本上使人感覺不到任何熱度。



再官方一點的解釋就是真空的比熱太小,單位體積內含有的熱量過低,更本無法讓人感覺到熱量的存在。比如地球大氣的逃逸層,理論溫度可達1000℃,但其實由於比熱太小,這層大氣真正具有的熱量低的可憐,拿個雞蛋放在逃逸層都不會被加熱半分。


科學探秘頻道


答:太陽產生的能量,以光子的形式傳播到地球,而光子穿過寒冷的太空到達地球,是沒有問題的!


要理解其中原理,我們需要來認識溫度的微觀屬性,溫度的本質是“微觀粒子不規則運動的平均動能”,這裡面的粒子主要指原子和分子,並不包含在其中傳播的光子。

在微觀世界中,一個溫度較高的物體和一個溫度相對低的物體接觸,由於高溫物體內原子不規則運動的平均動能高,在接觸面會導致高溫物體的平均動能向低溫物體擴散,直到達到平衡為止。


在太空中,由於真空度非常高,每立方厘米只有幾個原子(星際空間更低),一個普通物體放置到太空後,會不斷向外輻射能量,直到達到宇宙背景輻射溫度3K(約270K)才能達到收支平衡,所以我們說太空溫度非常低。

但是在正對太陽輻射時,物體會接收到來自太陽的輻射,此時物體的表面溫度將會升高;比如空間站,向陽面可達100多攝氏度,而背陽面,將會下降到零下180攝氏度。


熱傳遞有三種方式,熱傳導、熱對流和熱輻射;太陽光穿過太空時,只有熱輻射起作用,光子極少被太空中的稀薄分子吸收,可以順利傳播到地球,然後地球吸收熱輻射後轉變為內能,使得地表溫度升高。

所以,溫暖的太陽光是可以穿過寒冷太空到達地球的;就如我們在電磁爐上放一張白紙,然後鍋底和白紙保持0.5釐米的距離,鍋裡的油可以達到了300多攝氏度而沸騰,但是白紙卻不會燃燒(紙的著火點180℃),其原理是差不多的。


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艾伯史密斯


因為太空裡邊沒有空氣或者公司含量很少,處於真空狀態,在真空狀態下,空中是不會有塵埃顆粒的,所以光在真空狀態下你就會觀察不到光線,所以在太空中觀察才會漆黑一片,既然觀察不到光線。所以就不會傳梯熱量,光就會已一種輻射的狀態傳播,等到地球,有了大氣層。塵埃,就會又改變傳播方式,從而發熱


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