热辐射加热原理(太阳光是如何加热地球的)

Posted 2023-06-02

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太阳光是如何加热地球的？

太阳光穿越1.5亿公里拥抱地球，并且，它给出的温度绝对是热烈的。

可是，太阳光拥抱我们时，其实还隔了一个外太空，一个温度大概接近绝对零度的外太空。

那太阳光是如何让地球变热的呢？这确实是一个问题。

首先来说说绝对零度。

温度是测量冷和热程度的标准，但是它又可以表达对热能的体现和一个量化。

而太阳和地球之间的太空部分，为何会接近绝对零度，但依然能让穿梭的太阳光让地球变热呢？

外太空的温度很低，这并不需要我们真的跑到外太空去测量。比如在电影里，我们已经知道外太空很冷。

漫威中的勇度为了保护星爵，在最紧张时刻把唯一的太空服给了对方，而他只能以自己在太空中变成冰块而草草收场。

虽然说电影不能和科学直接挂钩，但经过物理学家的计算，知道外太空的温度是起伏不定的。

像星际尘埃的温度为零下260℃，水星和金星的最低温度也能达到零下160℃和零下120℃等等。

在太空中最接近绝对零度的是宇宙微波背景辐射，这源自于宇宙大爆炸所遗留下来的热辐射，至今也超过38万年的历史，绝对零度是零下273.15℃。

总体来说，太空非常寒冷，虽然也有很热的地方，但微观粒子极少的大部分的太空，其最显著的特点就是寒冷。

其原因和它们的热传导能力有关。比如说当太阳光穿梭1.5亿公里的距离来拥抱地球时，它的热辐射会立即引起地球能量的振动。

其振动的根本原理是受到热辐射后，地球环境中所含有的大量分子和原子产生了反应，这才导致地球发热和储能。

但是对比太空，它们就显得不是很积极了，因为太空中粒子非常少，所以对于热辐射能给出的反应也很弱。

所以简单说，太空的温度为啥那么低，还能接近绝对零度呢？就是因为太空中的粒子太少了。不能及时对太阳光的热辐射做出反应，运动能力表现差，所以没办法发热和储能。

那么相同的原理是不是能够用在地球身上？太阳光能使地球变热的原因，是不是仅仅依靠原子和分子能对太阳辐射产生反应？当然不仅是如此。

那么地球变热的原因还有哪些呢？

当地球上的分子与原子对太阳光产生振动后，地球才会慢慢的变热，但这种热不会只在地球表面，热量也会传导到周边其他地区。

比如说空气中，天空中这种上升过程会产生对流，也会将空气加热。这就是为什么夏天我们会感觉好热的原因。

看来太阳光表现的过于热情，也会让我们感到不舒服。

而且太阳光中还有红外波，这也使得地球能够慢慢的变得暖和起来。

当地球将光能吸收后，一部分被储存起来，一部分就会用来反射，还有一部分能量会以辐射的形式再次回到太空。但大部分能量依旧会留在地球表面，这就是温室效应的被加热过程。

同时地球一直处于高速运转的状态，以运动的形式来保持自身温度的平衡，会将消散和吸收的热量维持在一个能让地球生物都能接受的区间内。

虽然在晚上时，地球的热量消散的更多，但仅有21％凭借传导方式回到太空，而引导的过程就是能量与能量传送分子的过程。

运动速度越快，能量传播的就越远，等到地球慢慢被热辐射加热后，我们就需要依靠大气层来给予保温。

这就像做饭，等饭熟了以后立即保温，否则能量散去后，饭就会马上冷凉下来。

那为什么地球需要保温层呢？因为地球也处在太空中，保温层外面就是接近绝对零度的太空，寒冷想要将地球吞噬，那大气层就是最好的保护罩。

就像宇航员到太空探险时，他们要穿上宇航服，才能在接近绝对零度下的环境中行走和工作，宇航服对人类在真空的环境下，起到了隔绝辐射，保温的作用效果。

那么，同样处在太空中的金星和地球一样，它通过自身的运动变化，拥有了大气层，但是金星的地表温度竟然能够达到465℃，这比地球的地表温度高出太多。

为什么同样都有保护罩，金星和地球的差距会那么大？

这是由于金星的大气层主要是依靠二氧化碳，可以说，这是一个大暖炉，所以显得异常的火热。

人们经常用火球来形容太阳，但实际上，太阳能量的产生并不是火在燃烧，是通过自身的核聚变释放出强大的辐射。

太阳是一个强大的引力体，放眼整个太阳系，它绝对是个老大。因为它的质量占太阳系总质量的99.8%以上，表面温度能达到1500万度，能够馈赠给地球的热辐射，也只是它总辐射量的一小部分。

地球处于太阳系的环境中，这也就证明了从距离上看，太阳和地球并不太遥远，阳光能辐射到的地方，都处在太阳能量的传导范围以内。

而阳光的辐射在传播过程中，能量是一直被削弱的，光在穿梭太空时，由于太空中所含粒子太少，且运动能力太差，所以太空的温度无法被提高。

而地球恰恰相反，不仅运动能力强，所含分子原子数量庞大，关键是地球还有一个保护罩，除了太阳的馈赠外，地球的表现能力也不俗，因为我们有大气层，而大气层的产生是水蒸气的系统运动。

比如说，地球在自转过程中，白天升温而黑夜又降温，同时地球上各地都有水源，经过反应后，水蒸气就会上升到天空中变成大气层。

这时太热就能下雨，又能帮助地球环境降温。所以说，地球也是非常努力，才同时孕育出了众多的生命。

可是到此，人们还有一个疑问，太空几乎为绝对零度，那么为什么绝对零度的自然环境却无法达到呢？宇宙中真的没有出现过绝对零度的历史么？

从上面的分析知道，当动能为零时，热能也会接近零，但任何物质的势能不可能变为负数，所以哪怕绝对零度在理想层次上，是人们所理解的温度最低值，可微观粒子它依然会有运动性，微观粒子一直是躁动的，所以粒子的运动就会一直持续下去。

所以动能没有被停止，那热能就不会完全没有，温度只能无限接近绝对零度，而没有办法在实际中达到这种理想温度。

既然有绝对零度，那会不会有最高温度呢？

据科学家介绍，在宇宙爆炸大起源时，最高温度还真的出现过，当时宇宙的最高温度还真的出现过，达到了1.4亿亿亿亿℃，可见那时宇宙的动能和势能以及所含的微观粒子都十分丰富，这也许超出了人们的想象。