太陽和地球之間的太空冷到不行,為何太陽光照到地球卻能變熱呢?

2020-11-30 騰訊網

有的人會覺得很奇怪，為什麼太陽光是經過太空照射到地球的，為什麼地球沐浴在太陽的光澤下非常的溫暖，太空卻依然那麼的寒冷呢？

為什麼太空中那麼多正在「燃燒」的恆星，溫度卻沒有絲毫的上升，永遠處於絕對零度的狀態呢？

溫度

溫度是表示物體冷熱的一個物理量，從微觀的角度來看就是分子平均動能的一個水平，也就是說分子之間的熱運動越劇烈，則溫度是越高的。

那麼絕對零度是一個什麼樣的概念呢？從熱力學的角度來看，絕對零度是最低的溫度，也就是溫度的下限值。我們結合溫度的定義就知道，當物體的分子不存在動能的時候，則為絕對零度。但絕對零度其實是一個理想的理論值，物體永遠是存在勢能的，也就是說溫度只能無限接近絕對零度。

然而，從概念上來看，溫度是沒有上限值的，所以-270.15℃是宇宙大爆炸之後在空間所留下來的熱輻射，值為3K，接近絕對零度。而太陽表面的溫度是6000℃，太陽中心的溫度則為1500萬℃，中子星的表面溫度為1000萬℃，但是內部核聚變所需的溫度高達幾億攝氏度。在宇宙中我們很有可能找到溫度更高的天體，理論上來說溫度是沒有上限的。

那麼熱是如何傳遞的呢？

為什麼恆星核聚變的溫度這麼高卻無法傳遞給太空呢？這涉及到了一個熱傳遞的概念，熱傳遞包括熱傳導、熱對流和熱輻射，主要是溫差所引起的熱能傳遞的現象。

在太空中，主要涉及到的熱傳遞是熱輻射。

所有溫度高於絕對零度的物體都能夠輻射電磁波，物體的溫度越高，則能夠輻射出的鞥能量就越大。一般來說，熱輻射是通過可見光和紅外線來傳播的。此外，熱輻射在傳播的時候是不需要依靠任何介質的，所以熱輻射是太空中唯一一種熱傳遞方式。

真空

我們知道太空是處於真空的狀態，不僅沒有氧氣，太空中的物質密度也都非常之小，我們可以對比一下宇宙密度和地球的密度，宇宙的密度為1*10^（-28） 千克/立方米，但是地球的密度卻有5507.85千克/立方米。與地球相比，宇宙可以說是空無一物。

雖然熱輻射可以在真空中傳播，但是太空中的粒子實在是太少了，分子也無法運動起來，所以太空就只有當初宇宙微波背景輻射留下的一點熱輻射，是 2.72K。

地球的溫度

地球的密度比宇宙大很多，所以地球的原子和分子可以受到熱輻射的影響，分子的熱運動加劇，導致整個地球的溫度升高。

那為什麼地球的溫度卻不會流失，能一直保留在地球呢？這個秘密是大氣層，大氣層就像一層保溫膜一樣。

在白天的時候，太陽的短波輻射透過大氣層到達地球的表面，地球內部的粒子活躍運動，溫度就增加了。到晚上的時候，地表則開始向外輻射熱量，這些熱輻射主要以長波輻射為主，無法通過大氣層，所以地表的熱量喪失不會很嚴重。

所以地球和宇宙最大的差別就是粒子的密度，這也是導致溫度存在差別的主要原因。

小結：

為什麼太陽光通過宇宙輻射到地球，地球變熱了，宇宙卻沒有呢？這涉及到溫度和熱傳遞的概念。太空中只有一種熱傳遞的形式，就是熱輻射，因為它可以不經過任何介質。但是由於宇宙的密度實在是太低了，密度為1*10^（-28） 千克/立方米，也就是說粒子之間的距離非常遠，熱輻射無法讓它們劇烈運動起來，宇宙間的粒子相當於沒有動能和勢能，因此是處於絕對零度的狀態。

而地球上則有粒子可以接受太陽的熱輻射，此外大氣層還有保溫的作用，能夠確保地球的溫度不會流失。

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