如果地球离太阳再近10%,会发生什么?地球上的温度会怎样?

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户如乐9318
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我们赖以生存的地球是太阳系中唯一存在生命的星球。 地球,别名叫盖亚, 是太阳系八大行星之一,与水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星,并称为太阳系八大行星。

地球之所以有生命,其原因主要有如下几点: 太阳的稳定——提供光和热;安全的行星际空间——轨道共面同向,大小行星各行其道;温度——地球与太阳距离适中,使地球表面的平均气温适度;大气——地球的体积和质量适中,使大量的气体聚集,形成大气层;水——结晶水汽化,原始的大洋。正是因为以上几点是其它七大行星所不具备的,导致其它行星上没有生命。

地球特有的大气层存在,使地球上的生命得以延续上亿年。 太阳本身的辐射能量极高,一般来说,没有地球大气层的保护,太阳辐射能够杀死地球生所有的生命。而正是因为地球引力作用下,大量气体聚集在地球周围,形成数千公里的大气层。 大气层 按温度随高度分布的特征,可把大气分成:对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。

平流层 非常寒冷,这一层中有大量的臭氧,因此又称 臭氧层 。来自太阳的紫外线照射地面,但大部分紫外线被臭氧阻挡住。如果没有臭氧,地球上的生物将受到严重伤害。

热层 又称为 电离层 (即白克兰电流)。从中层大气向上,也就是从80千米到500千米左右的范围,在这里空气高度稀薄,而且多处在高度电离状态,这里温度随高度迅速上升,可达到1000~2000 。这是由于波长小于0.175μm的太阳紫外辐射都被该层中的大气物质所吸收的缘故。其增温程度与太阳活动有关,比如:当太阳活动加强时,温度随高度增加很快升高,这时500km处的气温可增至2000 ;当太阳活动减弱时,温度随高度的增加增温较慢,500km处的温度也只有500 。

太阳表面温度有5770K(开尔文),中心有将近1500万 。 那么,大家知道吗?氢弹爆炸时,达到的温度约为3.5亿度,远远高于太阳中心约1500万 ,是太阳的23倍多。而地球上的火山爆发温度也不过是几千度或者几万度,对人类来说都是“灭顶之灾”,试想如果人类靠近太阳会不会被烤化了呢?答案是肯定的。举个例子来说吧:地球上天然存在的熔点最高的物质是 ,其熔点是3410 ,但是它并不是熔点最高的物质,人类目前已知熔点最高的物质是 铪合金 ,铪合金的熔点达到了4215 ,这个温度和太阳表面的5770K还有一段距离,所以即使是铪合金,也无法接近太阳。而人类能承受的温度更是有限的,科学家对人体在干燥空气环境中承受的最高温度作过实验,人在71 的环境中能坚持1小时,82 时能坚持49分钟。在100 环境中,人很快就会虚脱,丧失逃生能力,严重者会造成死亡。

地球到太阳的平均距离为1.5亿千米,如果地球离太阳再近10%,两个星球距离会缩短之1.35亿千米;原来地球到太阳的距离大约需要光走8分钟的时间,距离缩短10%后,光从太阳到地球的时间缩短7.2分钟时间。

太阳光的四季变化规律:地球如陀螺自转的同时绕太阳公转,因地轴与公转轨道面有一倾角67.5 ,与轨道面垂线夹角23.5 ,使地球上有了四季,昼夜。昼夜更替周期适中,使地球表面温度的日变化和季节变化幅度不大。

事实上,由于地球的公转的轨道是一个椭圆形,1.5亿千米只是一个平均数。地球在每年的1月份距离太阳最近,当地球位于近日点附近时,与太阳的距离约为1亿4710万公里,也就是冬至日的时候;而到了每年的7月份,地球则距离太阳最远,位于远日点附近,此时,地球与太阳的距离约为1亿5210万公里,也就是夏至日的时候; 两者之间相差500万公里,500万公里是什么概念呢?地球与月球的平均距离是38万多公里,相当13个多地球与月球的距离。

即便地球和月球相差500万公里,也不会对地球上的气候产生什么影响。 事实上,在地球公转过程中,并不是越靠近太阳,温度就会越高。这个距离与地日间1.5亿千米的平均距离相比太小了,加上地球有大气层保护,这点距离差不会影响地球表面的温度。而地日距离如果缩小1500万千米,肯定会对地球有一定影响,但是不至于像某些人说的那么邪乎,地球表面气温高达100 ,人被烤化了,地球上没有生命,那样的情景是万万不能发生的。因为地面温度跟太阳光照射角度有很大关系,加上大气层中的臭氧层和电离层(热层)保护,地球表面温度绝不会像金星那么,平均温度达到477摄氏度,昼夜温差也不会相差太大。 但是地球无限接近太阳的距离是有一个“临界点”的,至于这个“临界点”距离是多少,我们还不得而知;当突破“临界点”后,地球估计会真的成为“人间炼狱”,没有生命的星球,当然这些都是假设,需要科学来证明,我们不能“妄自狂言” 。不知道大家是否同意我的观点呢?

金星和地球常常被看做“双胞胎”行星,但它们却从相似的开端演化成两个完全不同的世界,其中一个非常炎热干燥、不适合生命存在,另一个温暖潮湿、充满生机。

最近,一支日本科研小组在《自然》杂志上发表了一篇关于这种现象的研究成果。他们发现,造成这种现象的原因与它们和太阳之间的距离有密切关系。

从宇宙的尺度上来看,它们与太阳的距离都非常近(地球到太阳的距离为1.5亿千米,金星到太阳的距离为1.08亿千米),金星的直径是1.2万千米,大小为地球的95%,质量为地球的80%,运行于水星和地球的轨道之间。金星的表面没有水,大气层中充满着二氧化碳,平均温度为477摄氏度(约合890华氏度)。

论文的作者指出,像地球这样的I型行星,居于“临界距离”之外,在形成之后的几百万年之内有足够的时间来固化熔融的岩浆,锁住岩石和地表之下的水分。然而,对于像金星这样的II型行星来说,在形成之后的一亿年之内仍然处于熔融状态,因为它接受了更多的太阳热量,这样就导致水分有足够的时间逃离。

当前的研究结果还表明,对于一个宜居行星来说,应该能够在自身成形后的几百万年之内迅速形成海洋。对金星和地球的对比研究,有利于我们对太阳系之外行星的 探索 ,能够使我们更好判断哪种星球最可能适合生命生存。

我们可以做一个计算,来定量地看看会有怎样的影响。

根据热力学定律,凡有温度之物体,都会向外辐射电磁波,而其单位面积发射的功率则正比于温度的四次方。即:P σT^4

σ与物体的性质有关。至于太阳,我们可以将之视为「黑体」——即吸收所有来的电磁波,同时也向外辐射电磁波的物体。这时,σ为一特殊值,即斯特藩-玻尔兹曼常数,其数值为:5.67*10^(-8)J/(s m^2 K^4)

太阳表面因为高温而发射能量,进而照射到地球上。而地球则会保有一定的温度,维持吸热、散热之平衡。我们可以将太阳的温度看做6400K。

这时,可以得到地球收到能量之表达式:

其中,R_e是地球的半径,R_s是太阳的半径,σ是斯特藩-玻尔兹曼常数,T_s是太阳之温度,r是地球到太阳的距离。

同时,地球也会向外辐射能量,其辐射总能量为:

其中,T_e是地球的温度,σ是地球的辐射系数,这里不一定是斯特藩-玻尔兹曼常数。吸收的能量要与发射的能量平衡,这样温度才能稳定。进而,可以计算出地球平均温度与距离的关系,即是:

可以解得:

也就是说,地球的温度,与距离倒数之开平方成正比。就假设现在地球的平均温度是25摄氏度,即298K。如果近了10%,即r变成之前的0.9倍,那温度就要上升5%,即从298K变为313K,即40摄氏度。如果远了10%,温度就要下降5%,即变为10摄氏度。

注意,这是平均温度,也就是说,夏日的酷热、冬日的极寒,都会远远超过上面的数值。特别是温度下降到10摄氏度,会使得两极冰盖扩大,进而反射走更多的太阳光,从而使得温度继续下降,会造成冰河效应。

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