太阳和地球之间的宇宙那么冷,热量是怎么传到地球的?
宇宙温度保持在-235℃左右,太阳表面温度却高达5500℃。
宇宙和太阳,可谓是冰火两重天,但是在两者之间的地球,整体温度却非常宜人。在寒冷的宇宙和炎热的太阳之间,太阳的温度是如何传到地球的呢?
首先我们需要了解热量传递的三种基本方式——传导、对流、辐射。地球的温暖和宇宙的寒冷,这些秘密都隐藏在这三种模式中!
太阳和地球之间存在“热传导”吗?热传导是比较常见的一种热量传递模式,热传导可以发生在气体、液体、固体,以及混合物体之中。比如用开水煮肉,热量就在液体和固体之间发生了热传导。
热传导的本质,就是能量较高的粒子,通过直接触碰的方式,将能量传递给能量较低的粒子。夏季我们喜欢摸冰块、吃雪糕;冬季我们喜欢用暖手宝,其实都是热传导在发挥作用~
进入到宇宙空间:太阳和地球并没有直接接触,而且在宇宙近乎真空的环境下,太阳加热的粒子也很难直接传递给地球足够的能量,因此热传导对地球温度的上升作用微乎其微。
太阳和地球之间存在“热对流”吗?理论上,只有固体参与时,才能发生纯粹的热传导。液体和气体参与时,由于密度差会产生自然对流,进而会同步发生热对流。
流体介质利用自然对流的方式传递热能,就是热对流。我们经常使用的风扇、散热扇,就是利用机械强制加快热对流,将温度较高的气体吹到其他地方产生热对流,进而达到降温的效果。空调则是更加直接的方式,可以直接产生带有温度差的气体,产生热对流改变室内温度。
进入到宇宙空间:宇宙是接近完美真空的环境,虽然存在少量气体分子,但气体分子产生碰撞、对流的概率非常低,自然不可能发生热对流效应,热传导和热对流都无法有效传递太阳的能量。
太阳和地球之间存在“热辐射”吗?热传导和热对流都被淘汰,唯一剩下的就是热辐射。在日常生活中,能够经常见到热辐射的地方就是厨房——没有接触到火焰也会感到炎热,电烤箱、微波炉没有接触到食物,也能加热食物。
将能量直接发射出来,传递给其他物体,这就是热辐射的特点。和热传导和热对流不同,热辐射不需要介质,只需要两个物体之间没有遮挡,就可以通过红外线传递热量。
进入到宇宙空间:热辐射不需要介质即可传递热量,太阳和地球满足条件,并且太阳和地球之间不存在遮挡物,太阳的能量可以直接传递给地球,地球就可以通过热辐射,逐渐提升温度!
热辐射不需要介质,但需要一个“可以接受辐射的目标”。
太阳系中,所有天体都可以接受太阳辐射,进而提升自身的表面温度,但宇宙是一个真空环境,内部只存在少量气体分子,太阳的辐射虽然可以加热这些分子,但对宇宙温度来说毫无帮助,于是宇宙只能停留在-235℃的低温环境下。
地球获得太阳的热辐射温度后,自身带有的大气层,可以充分发挥热传导和热对流效应,从而让整个地球保持在相对适宜的环境中。虽然夜晚没有太阳的热辐射,地球也可以通过热传导和热对流,在大气中传递热量!
在地球上,生命可以轻松找到适合生存的地方。但是离开地球的保护,宇宙就是异常寒冷的空间,靠近太阳,又会变得异常炎热。
地球通过热辐射获得太阳的能量,大气层通过热传导和热对流,帮助我们中和、保存太阳的能量,从而避免地球的白天太热,夜晚太冷。所有的巧合,让地球在寒冷的太空和炎热的太阳之间,创造出一片温暖舒适的空间。
地球是一颗“完美”的星球,但是人类的很多行为,在不断破坏着地球的完美,宇宙的奇迹创造出地球和人类,我们也需要利用智慧,保护我们唯一的家园——地球!