太阳和地球之间的太空冷到不行,为何太阳光照到地球却能变热?

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陈雪不是
2019-12-25 · TA获得超过318个赞
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“太空是真的空”

“太空是真的空”,这不是一句玩笑话,而是真实情况就是如此。要了解这个问题,我们要先从宇宙的一些基本属性说起。

根据普朗克卫星最新的观测结果来看,目前为止,宇宙在千分之六的精度上是平坦的。这里的“平坦”并不是很多人理解的那样在一块平地,而是说宇宙在大尺度上几乎是不弯曲的。

在此基础上,科学家提出了一个概念:宇宙临界密度。所谓的宇宙临界密度是指,

根据爱因斯坦的广义相对论,一个以物质为主的宇宙停止膨胀的时候,所对应的宇宙密度。

由此,我们以得出一个关于宇宙临界密度的公式:

公式看不懂其实没关系的,我们只要知道,当把哈勃常数已经是上面的“H”取值为70 (km/s·Mpc),所对应的宇宙临界密度就是p=0.9*10^-29(g/cm^3),如果把宇宙中的物质都视为氢原子,这个密度大概就是1立方米内只有一个氢原子,这个空旷的程度是我们目前在任何一个实验室都做不出的,科学家所做到最好的“真空”都比这个密度大得多。

而根据普朗克卫星观测到的宇宙微波背景辐射得到的哈勃常数H其实是很接近于70的,也就是说,宇宙的真实密度非常接近于一立方米只有一个氢原子的状态。所以,太空其实是非常非常地空,几乎接近于真空。

太空会体现出温度么?

根据经典物理学对于温度的定义:

在微观世界中,分子热运动的剧烈程度。

由于太空的这种接近于“真空”的状态。所以实际上,太空并不能明显地体现出温度来,也就是说,如果有个人在太空中没宇航服,那他其实不会被冻死,而是因为压强太低,导致体液沸腾而死,或者是因为压强太低,导致肺功能障碍而死(也就是憋死)。因此,太空并不是冷到不行,而是很难显现出温度来。

所以,当阳光穿过太空的过程中,由于宇宙的密度实在太低,温度其实很难被表达出来。说白了就是,太阳光可以在宇宙空间中畅通,很少能撞到分子和原子,让其热运动加剧。也就没有所谓的给太阳加热的作用了。

太阳为什么能把热量传递给地球

而相比于太空的密度,地球的物质密度就大太多太多了,是由大量的分子和原子构成的,它们是可以吸收到大量的热让自身的热运动急剧的。

太阳辐射可以使得地球的分子热运动加剧,反映到宏观上,就是地球变热。而且这些热,并不是一下子消散掉,而是一部分热量被地球通过大气和水的比热容给锁住了。

当然,变热也有很多种方式,热对流,热辐射和热传导。太阳传递过地球热量的主要方式就是热辐射。而地球将这些热分摊到各个地方就会利用到热传导和热对流。

不仅如此,由于地球有足够厚度并且成分比较合理的大气层,所以可以锁住一部分热量,不会让热快速消散。其次,地球表面存在大量的水,我们都知道水的比热容很大,水也可以锁住大量的热量。基于这两点因素,所以地球的昼夜温差并不大。

在太阳系内,地球的能量来源就是太阳,没有太阳辐射,地球可能还转,但是地球上的生命就会消灭殆尽。而这些热量之所以没有在光子的传递过程中被带走,就是因为宇宙的密度实在太低而来。

最后我们来总结一下,温度是指微观世界中,分子热运动的剧烈程度。根据观测和理论计算,宇宙的密度极其低,一立方米大概也就一个氢原子的水平,所以太空不是温度特别低,而根本体现不出温度来。其次,地球密度远远大于太空,是由大量的分子和原子构成的,因此,地球是有足够的分子和原子吸收太阳辐射,以至于自身分子热运动加剧的,这也是为什么地球可以吸收太阳辐射的原因。

黑LuLu
2021-06-22 · 科学为生活增添的不止笑声,还有思考
黑LuLu
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其实,在太空中讨论温度是没有意义的,因为宇宙中近乎真空的环境中,没有几个分子,没有了分子的运动,又怎么可能让人觉得温暖呢?因此在宇宙的空间只有一个温度,就是绝对零度。其实也可以从温度的定义中看出来,温度的定义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。所以,现在既然没有物质哪来的温度。


那地球上就完全不同了,有着厚厚的大气层,可以这么说地球能变热完全是归功于地球上的大气层。

热传递不外乎有以下三种传递方式:

  • 热对流,这是气体和液体吸收和传递热能量的方式

  • 热传导,这是固体物质传递热能量的方式

  • 热辐射,太阳和恒星等发光发热的物质,都是以这种方式传递热能量的。

  • 请点击输入图片描述

    人之所以能够感觉得到太阳光的温暖,完全是因为人可以吸收热量,大地、空气分子也一样具有吸收太阳热能的能力,白天吸收热能量,晚上释放出去。

    地球大气具有类似棉被的保温作用,可使地球白天吸收的太阳热能量损失得慢一些,月球没有地球一样的大气保护,白天吸收的热量,晚上马上就释放到宇宙空间,所以昼夜温差大。

    火星红色,也不是它的大气被剥离造成的,地球上同样也有很多红色土壤,其颜色只与所含矿物质的颜色有关。

    请点击输入图片描述

    简单总结一下,就是空间分子的多少让太空和地球的温度相差那么多。

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轻舟带你游世界
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2019-12-23 · 轻舟已过万重山 前路漫漫亦灿灿
轻舟带你游世界
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因为地球的物质非常多,太阳光照射可以加速他们的运动,产生热能。
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飞赞向e
2019-12-29 · TA获得超过2.5万个赞
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因为只有地球上会发生地面反射的,太阳照射在大地上并不能直接发热,只有地面反射回去之后才可以发生热量。
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小小喵同学wmf
高粉答主

2019-12-27 · 每个回答都超有意思的
知道小有建树答主
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我觉得可能是因为太阳的关照到地球表面的这个过程当中,它的动能形成了内能,所以产生了温度。毕竟能量都是需要转化的。
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