03.08 为什么太阳光到达地球能感觉到光和热,而太阳光经过的宇宙太空却是黑暗和寒冷的?

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这个问题已经说过多次了,既然大家感兴趣,就再简单说一下。

首先我们要知道热是怎么来的。我们之所以感觉到热,是因为有温度存在,而温度则是分子运动的结果。分子密度越大,运动的越激烈,温度就越高;反之分子密度小或者运动的不激烈,温度就低。

要使分子运动激烈,就需要能量交换。而太阳电磁辐射就是能量的来源。

太阳巨大的能量是以电磁辐射方式传递的,电磁辐射说穿了就是光的一种表现形式,是可见光和不可见光的组合。

我们人眼可见光在电磁辐射中占有一个很小的波段,在380nm~780nm之间,而高频和低频段的光是人眼看不见的,以无线电波、微波、红外线、紫外线、X射线、伽马射线等方式传播。

电磁辐射是以光子为载体,光和电磁辐射传播都无需介质,在真空中更快。

电磁辐射带着的能量到了地球,就与地球物质,首先是大气分子进行交换,使这些粒子运动而产生热量,体现出来的就是温度。


地表大气密度达到0.00129克/立方厘米,一个立方厘米有2.7x10^19个气体分子(约2700亿亿个),这些气体分子与太阳辐射交换和储存着能量,就使人感到温暖和热度。

而到了高空,空气分子就很稀薄了。地球大气层在400多公里的高空叫做热层,那里的粒子温度可以达到一两千度,可如果拿温度计去测量却感到异常的寒冷,那里的飞船(国际空间站)在对着太阳的舱外温度可以达到121度(摄氏度,后同),而在背阴处,气温下降到-157度。

这说明空间温度是极低的,空间站向阳一面高温是太阳能量作用于舱壁的结果。所以在这种环境下,粒子达到可以炼钢炼铁的温度,但这种稀薄的粒子撞击,要把1克水提升1度温度要几十个小时。这也是在地球上越高的地方越寒冷的缘故,主要就是越高空气越稀薄,所能承载的能量就越少。比如到了珠穆朗玛峰顶,空气密度只有海平面约30%,所以温度就很低了。

而在距离地表1000公里的高空,空气密度只有地表密度的1亿亿分之一,一个立方厘米还有2700个气体分子了,但那里的温度会降到-200度。

越到远离天体的太空,粒子就会越来越少,到了太空深处每个立方厘米只有几个粒子了,甚至一个立方米也就1到几个粒子,所以那里的温度会越来越接近绝对零度。

这样太阳电磁辐射就在太空畅通无阻,损失也就很小了,一直到达地球,与地球空气分子接触,这种能量才以热量的方式显示出来。

太阳在太空真空中传播,并不是黑暗的,乘坐宇宙飞船或者在空间站工作的宇航员都可以看到明媚的阳光。但在太空由于没有空气的反射折射和衍射,就不会在空间留下很多明亮的光芒,只有照射到物体,或者人眼对着太阳看时才能够看到。

太空中还可以看到漫天的繁星,这些都是遥远的恒星传递过来的光线,因为没有空气衍射折射散射,虽然看起来更清晰很明亮,但却不会闪烁,就是一个个单调不动的亮点,镶嵌在漆黑的背景上。

就是这样,欢迎讨论。


时空通讯


太阳距地球平均距离约为1.5亿公里,而这段距离的宇宙空间温度只有-270度,可见太阳并没有加热这段路途。


我们感觉到太阳的温暖并不是通过热传导来加热的,而是通过光辐射形式来作用到物体表面。地球和太阳之间是真空状态,根本不能通过热传导来加热。

如果太阳是通过热传导加热地球的,那么地球将不会有寒冷,温度会越来越高。太空十分广阔,被太阳光照射的地方才有温度,而没有照射到的地方温度极低,能被照射到的地方和广阔的太空相比实在是太小了,这一点点热量会迅速分散。因为地球之类的某些行星有大气层,大气层起到了很好的保温效果,太阳光的能量除了一小部分被反射和利用之外,都被大气层储藏起来。


所以在没有大气层的月球上,白天温度可达160多度(当然是月表温度),夜晚会迅速降到-180度。至于为什么太空看起来背景是黑的,就算是太阳圆盘以外不远的地方,背景也是黑的。这也和大气的存在有关系。
大气不仅起到保温作用,它还有一个漫反射的原理,这个大家在初中物理都有学过,不在赘述。


红色天空001


阳光散发出无数光子,光子就是光量子,无静质量,在真空中以光速c 运行,是一种玻色子。

好了,打住,不说这些绕口的专业名词了。先说结论,阳光之所以能让 你感受到光和热,是因为这些光子与你发生反应了,产生了能量的交换 传递。 稍微解释一下,太空虽然是黑暗又寒冷,但是你要知道,黑暗是就是因 为没有光子经过,而寒冷,是因为太空是一个真空的环境(理想状态) ,没有任何物质去作为温度的参考或是发生热传递,所以对一个绝对的 真空环境谈论温度是没有意义的。而阳光为什么能通过“寒冷”的太空 而不发生损失?我们都知道,热传递有三种形式,热传导、热对流和热 辐射。前两种是需要有介质参与的,而热辐射是物体由于具有温度而辐 射出电磁波的现象,一切温度高于绝对零度的物体都会产生热辐射,温 度越高,辐射出能量就越大。



而光也是一种电磁波,在真空环境下是不 会损失能量的,直到到达地球,到达你的身上,一部分可见光波段光子 通过直射或反射到你的眼睛中,眼中的感光细胞受到这些光子的刺激, 反馈到大脑经过处理就是你看到的色彩绚丽的世界。而更多的光子以不 同波段的电磁波的形式(如红外波段)来带给你能量。你之所以感到温度上升是因为光子的能量被你吸收了,而在真空中是没有什么物质去吸收光子 的能量的。

而我们的太阳,体积大约是地球的130万倍,质量是地球的33万倍,核 心处温度高达1500万度。每天释放出的能量是非常巨大的。看一下有多 大。
地球只是接受到了非常小的一部分,就让这个世界变得如此丰富多彩, 孕育出了人类这种智慧生物。


清明的星空


对于为什么太阳光到达地球能感觉到光和热,而太阳光经过的宇宙太空却是黑暗和寒冷的呢之话题,我个人观点认为,

太阳光到达地球时,人体能感觉到光和热的现象,是由于地球和人体都是属于实体物质,具有对阳光的聚光性和聚热性物理现象,因而,人体会感觉到太阳的光和热。

而至于太阳的光经过的宇宙太空却是黑暗和寒冷的问题,先来明确一点,太阳光在太阳系空间范围内是光亮的自然现象,而不是黑暗的。关于太空寒冷的问题,主要原因是太空间是真空状态,太空气体不具备聚光性和聚热性,况且在太空真空状态的环境中,太阳光子群都具有高速度穿透性的游离状态,没有把光能转变为热能现象在太空中发生,因而,太阳系太空中的温度环境都一直是处于寒冷的自然状态。

不知这样的回答是否准确?!如读者阅后觉得我说的有道理,希给个点赞并关注我,可阅读到我相关科学领域前沿上千个的原创答题,欢迎大家一起来讨论和学习。宇明于东莞市。(注:原创作品,版权所有,抄袭必究。)


地外天使


很多人都有这样的常识,那就是太阳特别热,地球都能被晒热,但是日地之间的太空是绝对零度的(当然这个说法其实是错误的,太空实际上还是略高于绝度零度的),这不是相互矛盾了吗?为什么太阳能晒热地球,就不能把日地之间的太空晒热了呢?

为什么会感觉到温度?

要了解这个问题,我们就得先来了解一下:什么是温度。

当然,温度实际上是一个物理量,是反映物体冷热程度的物理量。所以,它是用来描述热现象的。

其实人类很早就在思考什么是”热”?然而迟迟没有一个令人满意的答案,各种假说都有各自的缺点。比如:200-300百年前,流行着一种热质说。后来随着热力学开始发展,人类意识到,从微观视角来看,

温度的本质是分子热运动的剧烈程度。那这句话该如何理解呢?

我们都知道,万物都是由粒子构成的,但是粒子实际上并不是整齐划一地排列在一起。实际上,粒子是在做不规则的运动,布朗运动就可以充分地证明这一点。

科学家发现,当粒子整体运动剧烈时,温度就越高,反之亦然。

所以,我们就可以用粒子的平均动能来描述“热”。但是这里要补充一点,我们要感受到热或者说感受到温度,是有前提的。热力学其实是也被叫做统计力学,这是因为它是基于足够多的粒子数的统计基础之上的。这就意味着,如果要反映出温度来,就需要有足够多的粒子数才行。那如果粒子数很少,那会如何呢?

实际上,如果你身处几乎没有粒子的空间,并不会感受到温度的高低,当然应该会很容易被憋死。

地球为什么可以被太阳晒热?

知道了上面的内容,我们就来看看开头说到的那个问题。我们要知道的是,地球也是由粒子构成的,而且是大量的粒子。因此,但太阳辐射到底地球时,光子可以使得地球上的粒子热运动变得剧烈,这时候就会反映出温度升高的现象。

所以,地球能被晒热的根本原因,是因为地球本身是由大量的粒子构成的。那太空为什么不行呢?

实际上,太空是几乎真空的,所谓的真空就是粒子都不存在的空间。当然,绝对的真空是不存在的。宇宙实际上是几乎接近于真空状态。在宇宙学中,我们会用到一个宇宙密度的概念。科学家通过理论和模型,可以得出一个临界密度,这个临界密度是ρ0=0.9×10^(-29)克/厘米^3,这么看可能没什么感觉。

我们可以做个例子,这个临界密度相当于一平方米内只有一个氢原子。而根据最新的观测数据和理论分析来看,如今宇宙的密度是略小于临界密度的。这就意味着宇宙实际密度是略小于一平方米一个氢原子的水平。这样的粒子密度是不可能能够反映出温度的,所以,如果有人不小心暴露在太空,他实际上不会被冻死,因为他根本感受不到温度,不过由于气压太低,他的体液会沸腾,最终可能因为体液沸腾而死,也可能是被憋死的。

所以,太空没有办法被晒的原因本质上是因为单位体积内的粒子数实在太少了。

但如果这样你认为宇宙是绝对零度,那就错了。如果宇宙是绝对零度,那热力学定律早就会被改写了。实际上,宇宙是有温度的,这个温度是2.72K。为什么是这样呢?

我们现在知道,宇宙诞生一次大爆炸,这发生在138亿年前。大爆炸之后,宇宙处于类似于等离子态,有点类似于混沌的那种状态,也就是不透明,此时温度极其高。宇宙的空间开始剧烈的膨胀,随着空间膨胀,温度开始下降。

但我们要知道,温度是不可能凭空消失的。因此,这个宇宙大爆炸的余温还要留存至今,如今我们还能够探测到它,它的温度就是2.72K,也就是比绝对零度高2.72度,这也被称为宇宙微波背景辐射。如今已经成了天文学家人生必备的武林秘籍。

总结

从微观视角来看,温度的本质是分子热运动的剧烈程度,这就意味着温度是建立足够多的粒子数之上才有意义的。地球能被晒热,就是因为地球由大量的粒子构成,而宇宙几乎接近于真空,粒子数实在太少,所以无法反映出温度来,更没有办法被晒热。虽然宇宙体现不出温度,但实际上它是有温度的,这个温度就是宇宙微波背景辐射的温度。


钟铭聊科学


关于这个问题,需要来了解一下光。光是电磁辐射,这是能量的一种形式。当光子与物体接触时,它们多多少少会被物体吸收一部分,于是,获得光能的物体就会变热。另一方面,光具有不同的存在形式,例如,无线电波、红外线、可见光、X射线,它们的区别在于波长不一样。人的眼睛只能看到特定波长的电磁辐射,这被称为可见光。

地球表面被一层大气所覆盖,空气中存在着各种微粒。太阳光的主要组成为红外线、可见光和紫外线,当太阳光照射到地球上时,红外线的一部分会被二氧化碳等其他吸收,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。通过上述热辐射过程,地球就会变热。

太阳发出的可见光穿过大气时会发生散射作用,并且它们在到达地面时还会被地表上的物体反射。这些过程可以使地球上充满可见光,从而把地球照亮。

另一方面,太空是空荡荡的,其中的粒子密度极低,可以认为是真空的。太阳光在太空中穿行时,不会被反射、散射和吸收,所以宇宙看起来是黑暗的,并且也不会被加热。太阳光最终会到达地球,使地球变热变亮。


火星一号


因为,宇宙空间不切割磁力线,是顺着磁力线的方向走,或者说,太阳光☀在宇宙空间传播的时候是顺着磁力线,不切割磁力线,所以不产生电流,就不产生光和热。因为,物体,一切物体,包括地球上的物体和宇宙空间里的星球⭐,都是画,正在画的画,现在还在画,时时刻刻在画,所以时时刻刻切割磁力线,所以产生光和热。是不是叫磁力线不知道,就是这么个意思吧。


白天甲骨文晚上斗地主


我们的太阳通过将氢转化为氦来发光,这个过程叫做核聚变。在太阳的中心,可以达到2000万摄氏度,太阳表面的温度,就达到了6000摄氏度。太阳每秒将大约500万吨的质量转化为能量,通过电磁波在太阳周围辐射出来。太阳在电磁波光谱中发射出多种波长的辐射,包括红外线、紫外线和X射线。这也是我们能看到太阳的原因。

阳光

热可以通过三种方式传递:传导、对流和辐射。太阳不能直接将热量传导到地球,因为这两个物体之间没有接触。对流也是不可能的,因为没有介质连接这两个物体来促进热流。因此辐射是通过空间传递热量的唯一途径,太阳的辐射由称为光子的小的、无质量的能量包组成。它们穿越真空状态的太空,当它们撞击到太阳系内任何物体时,辐射就会转化为热量给物体,物体吸收和反射光子,能量就增加产生热同时我们也看到了光。

而是太阳就是将其大部分能量作为不同波长的光来辐射,以热的形式到达地球。可见光谱中的光有使地球变暖的效果。它是通过穿透大气层后被地球上的陆地和水等物体吸收了。一旦地球上的这些物体吸收了它所能容纳的能量,它就开始向外面辐射能量。这种地面辐射主要在光谱的红外波段,被大气中的气溶胶吸收。这些温室气体收集热量并储存地球分配太阳辐射的剩余能量。最终,甚至大气层也会达到热饱和,并将多余的能量辐射回太空。



而在宇宙太空的真空状态下,在没有天体的地方,就不会存在这些方式来传导和接收,因此是黑暗和寒冷的。


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地球之所以能成为目前太阳系内,唯一一颗适合人类生存居住的星球,很大一部分原因要归功于合适的温度


地球自身的温度,主要来源于1.5亿公里外的太阳,然而在太阳隔着1.5亿公里加热地球的情况下,地球所在的太空,温度却还是接近绝对零度的水平,宇航员们舱外作业时,仍需换上数百公斤的舱外宇航服才行。

究竟是什么原因导致了,地球热而太空冷呢?

回答这个问题前,我们先要搞清楚“温度”究竟是什么


在物理学中,温度是由分子运动产生的,而人类感觉到的温度,是由大量空气分子运动给人的一种宏观感受,因此产生温度的前提就是“气体分子”,而太空中几乎没有气体分子,所以太阳辐射能量,飞行1.5亿公里来到地球的路上,根本无法加热太空。

地球能够拥有适宜的温度,大气层功不可没,它的存在不但锁住了地球的热量流失,还吸收了绝大部分太阳热辐射,受热运动的气体分子又通过热传导的方式,将热量传递到了地表,最终形成了合适的地球温度。


其实严格意义上来说,外太空并不是绝对寒冷的

因为外太空虽然没有气体分子,但每立方厘米空间还是有若干个原子的,这些原子也会受到太阳辐射影响而发生热运动,进而产生热量和温度,但人类是绝对无法感受到这几个原子热运动带来的“温度”的。

卫星和空间站,以及舱外活动的宇航员们,本身都是由原子构成的,因此它(他)们受太阳直射的一面,其温度是非常高的,而背向太阳的一面则接近绝对零度,这也是为什么太空设备材料,都要求耐高温和低温的原因。


宇宙观察记录


温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。

太空的物质密度非常的低,约为每立方厘米5个粒子,这比地球上人工制造的真空(每立方厘米100个粒子)小了很多,但太空依然是有温度的,这就是无处不在的宇宙大爆炸的余晖---3k背景辐射。

太空中的温度之所以这么低,是因为在太空中没有保存温度的条件。而地球表面的温度能保持一个合适的水平,这是因为有浓密大气层的覆盖,如同盖了一层透明的被子一样,它可以阻挡高能的宇宙辐射进入地表,还可以将大量的热量反射回地面。海水也是一个很好的温度调节器,在气温高的时候吸收热量,在气温低的时候释放热量。所以地球的温差很小。

月球由于没有大气的覆盖,在白昼最高温度可以达到390K(117℃),最低温度100K(-173℃)。作为反面典型的金星,由于有一个浓密的大气层,二氧化碳(温室气体)的含量高达96.5%,使得它的平均温度高达737K(464℃)。绕地球运行的人造卫星,在被太阳直射的一面温度会达到100多度,而阴面只有-100多度。

宇宙之所以看上去这么黑的原因是,物质过于稀疏,光线不能反射到眼睛里,所以显得如此黑暗。


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