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?
太阳到地面有多少距离到目前为止大都是猜测,根椐一年四季的气温来说,太阳距离地球呈春天(偏高),夏天(低),秋天(偏高),冬天(高),太阳在地球上的南北移动,春秋适中,夏天偏北,冬天偏南,太阳运动是有规律的,但夏天有时长有时短,冬天有时长有时短,说明太阳运动有变化的。
太阳能在太空上移动需要条件,要么同单位面积的比重比空气轻,要么需要加速度后在空气中出现浮力,如果太阳同单位面积的比重比空气轻,那么太阳在空气中运动遇到阻力,太阳移动相当慢,因此太阳同单位面积比空气轻是不成立的。因而太阳是在加速度下运动的。
太阳是密闭的还是不密闭的? 太阳到底是燃烧的还是不燃烧的? 如果太阳是燃烧的,燃烧后有废物和废气,且太阳燃烧后变小,到目前为止还没有任何组织证实有太阳燃烧后的废物和废气,也没有发现太阳变小。既然太阳不燃烧,那么太阳存在密闭的可能性。如果太阳是密闭的,那么太阳是透明的,因为光从密闭的环境中射出来只能是透明的。太阳外壳是什么坚不可摧的材质,现代科学还没有答案。如果太阳在密闭的环境中燃烧,那么密闭的环境中有废物废气,废物废气影响透明度,而太阳一如既往的明亮,所以太阳在密闭的环境中也不是燃烧的。以上假设后,完全证实太阳是不燃烧的。太阳最有可能是透明的会无限循环的发光发热的动力装置。
太空究竟有多高,现代科学还未能证实,从春夏秋冬来看,太阳离地球是有远近的,所以太阳也不是在最高的太空运行,在太阳上方的高空中同样也被太阳照射,当太阳照射到上空的一定距离后太阳热能也逐渐减小,早上或傍晚由于太阳照射距离地面远,太阳热能也小些,早上或傍晚气温低些,中午由于太阳照射距离地面近些,气温也高些。
为何高空离太阳近气温低?而地面离太阳远反而气温高呢? 这是由于空气的成分决定的,空气中含有水气外还含有废气,水气可以分解,废气可以游离,所以空气中没有保温和吸热物质,所以高空中太阳光不能聚集热量。而地面就不同了,地面阻挡了太阳光的继续穿透力,说白了,地面就是吸热物质,太阳照射时间越多,地面吸热越多,由于空气不保温,地面的热量形成热扩散,热扩散面积多大多高有太阳决定,太阳照射到的地方热能越多,而离太阳远的地方热能因为扩散加快而温度下降,热扩散是左右上下扩散,由于太阳是运动的,所以热扩散是有限的,所以热扩散不能扩散到太空,所以太空是冷的,太阳照射到地球能变暖。
最根本的原因就在于大气层!
温度的本质是微观粒子运动剧烈程度的体现!
空气分子运动越剧烈,其气温越高。而太阳射向地球的可是各种电磁波。我们平常看见的太阳光仅是太阳射向地球的极小一部分电磁波。
电磁波的能量载体是光子,当太阳光中的光子撞到地球空气分子上,会导致空气分子吸收能量而加剧运动,于是气温升高。
当然大部分太阳辐射都被地表吸收了,吸收太阳光的地表中的原子核外电子处于激发态,也会向外辐射电磁波。于是这些电磁能量首先被空气分子吸收,再传到外太空去。
地表就相当是煤气灶的锅,空气就相当锅中的水。加热水有两种方式同时进行。
第一种,太阳光直接照射空气分子上,加剧微观粒子的运动程度,导致温度升高。
第二种,地表的温度一般比空气温度高,在热力学定律下,高温物体向低温问题传导温度。其实在微观上体现,就是地面的土壤原子辐射电磁波,再被空气分子吸收。
太空中没有物质,就不能吸收太阳发出的电磁波。如果在太空中随便取一个空间,这个空间里除了光子,基本没有其他粒子了。那么光子就不能把它的能量传递给其他微观粒子。既然没有除了光子之外的微观粒子,也就很难体现出温度。太空的温度也就是单位空间内光子的运动剧烈程度,而这体现出的温度远没有空气大分子强烈。
比如月球,由于没有大气层,太阳直射到月球表面,其能量不会分散给空气分子,月球表面会直接吸收这些能量导致最高温度达到160 。
在月球的夜晚,由于没有大气层的遮挡,月球会把多余的能量直接辐射到外太空。导致最低温度达到了-180 。
大气层就相当是个缓冲带。地表温度高了,它会帮忙吸收热量。到夜晚,大气层会保存一部分温度,不至于地面温度过低。
夏天温度高,是由于太阳直射点在这一区域。这就意味着单位时间内,太阳射向该区域的能量多,导致空气分子运动异常剧烈。即便到了夜晚,空气分子的剧烈运动程度也不至于降的过低,导致夏天的夜晚也挺热。
“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,
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的空,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:
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。