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據我們所知地球是太陽系中唯一一個有生命存在的星球。為什麼要用「據我們所知」這個詞?因為事實上我們對於太陽系的了解還處於初級階段,對於太陽系中生命的探索還在繼續。然而,種種跡象表明,地球,的確是太陽系中唯一一個有生命在其表面存在的星球。
這要歸結於很多因素,比如地球相對於太陽的距離,讓地球成為「最宜居住區」(可居住區),不僅如此,大氣層(和磁層)的存在,使得地球表面擁有穩定的平均溫度,這樣地球表面才有溫暖流動水,並使其成為適宜生命存在的地方。
(溫度)變化:
地球表面平均溫度是由很多因素決定的。這些因素包括一天中的時間,一年中的時間以及測量地點。考慮到地球經歷將近24小時的恆星旋轉,這意味著地球始終有一面是面向太陽的------白天溫度升高,夜晚溫度降低,有的時候會降低很多。
並且考慮到地球有自轉軸(與太陽赤道夾角大約是23度),南北半球分別會在春天或者冬天傾斜著靠近或者遠離太陽。不僅如此,考慮到地球的赤道區域離太陽較近,所以地球上會有一片固定區域幾乎無雲覆蓋並且有更多的陽光照射,整個星球溫度範圍很廣。
然而,在地球上,並不是每個區域都會有四季更替。在赤道區域的平均溫度要更高一些並且不像南北半球一樣有冷熱季節交替。因為照射在赤道上的光量幾乎沒有變化,儘管在雨季的時候赤道溫度會有不同。
(溫度)測量:
地球表面平均溫度大約是14℃;但是就如上文說的那樣,溫度是變化的。比如,據記載地球上最熱的地方是在伊朗盧特沙漠,那裡最高溫度可以達到70.7攝氏度(159華氏度)。這個數據是由NASA地球觀察項目的科學家組織調查的2003年至2009年夏季全球性溫度探測的測量結果。在調查數據中2003年至2009年這7年間,盧特沙漠有5年(分別是2004年,2005年,2006年,2007年和2009年)成為了地球上最熱的地方。
然而,在調查的這幾年中,盧特沙漠不是每年都是地球上溫度最高的地方。2003年衛星記錄顯示在這7年調查間有一處是溫度第二高的地方-----澳大利亞昆士蘭灌木叢-----那裡溫度高達69.3攝氏度(156.7華氏度)。隨後在2008年,中國西北吐魯番盆地附近的火焰山以年最高溫度66.8攝氏度(152.2華氏度)成為了地球上溫度最高的地方。
與此同時,記錄中地球最低溫度是由南極洲蘇維埃沃斯託克站測量得來的。通過地面測量,在1983年7月21日這一天,溫度達到歷史最低點零下89.2攝氏度(零下129華氏度)。根據衛星數據的分析表明地球最低溫度是在2010年8月10日,同樣是在南極洲,溫度大概在零下93.2攝氏度(零下135.8華氏度;180.0開氏度),然而這一衛星數據並未通過地表測量得到驗證,所以之前的記錄還在保持。
所有的測量結果都是依據世界氣象組織標準讀出來的溫度為準。根據規定,空氣溫度要在陽光直射下測量-----因為溫度計周圍介質可以吸收輻射並且影響其感應熱量-----因此溫度計測量時應距地1.2米-2米高度。
與其他星球比較:
儘管溫度會因為測量時間、季節、位置不同而有所變化,但是相對於太陽系其他星球來講,地球溫度還是非常穩定的。比如,在水星上,溫度範圍是從極熱到極冷的,因為水星距離太陽近,而且沒有大氣層,再加上自轉速度慢。簡而言之,水星正對太陽時溫度可以達到465攝氏度,然而背對太陽時溫度可以低至零下184攝氏度。
金星,由於其表面是由二氧化碳和二氧化硫組成的厚厚的大氣層,金星當之無愧地成為了太陽系最熱的行星。最熱時,它的溫度通常可以達到460攝氏度。對比之下,火星的平均表面溫度是零下55攝氏度,但是這顆紅星球在溫度上也有一些變化,溫度範圍最高時是在午時赤道溫度可以達到20攝氏度,最低時是在極點溫度低至零下153攝氏度。
然而平均來講,火星溫度要比地球溫度低很多,因為火星正好處於「宜住區」邊緣,並且火星薄薄的大氣層,不足以保留熱量。並且,因為火星繞太陽偏心運行(意思是火星在軌道上某處比其他地方更靠近太陽),所以火星表面溫度變化高達20攝氏度。
由於木星是氣態巨行星,並且不具有固體表面,不可能獲得它的精確表面溫度。但是在木星頂端雲層進行的測量顯示溫度大概在零下145攝氏度。類似的是,土星是溫度更低一些的氣態巨行星,它的平均溫度在零下178攝氏度。但是由於土星傾斜,南半球和北半球受熱方式不同,導致季節性溫度差異。
天王星是太陽系中最冷的星球,它的最低記錄溫度是零下224攝氏度,而海王星高層大氣溫度低至零下218攝氏度。簡而言之,太陽系運行規律是從極冷到極熱,有很大的變動,只有少數幾處適合生命存在。並且在這少數幾處之中,似乎只有地球可以維繫微妙的平衡來保證生命存在。
歷史(溫度)變化:
關於地球表面平均溫度的預測是有局限性的,因為我們只記錄了過去200年間的地球溫度。因此,歷史上記錄的高溫和低溫的差距是很大的。一個極端的例子是在大約37.5億年前的早期太陽系。那時的太陽還比較弱,大概是現在的1/4,地球的大氣層還在形成中。但是,根據相關研究,人們認為地球原始大氣層-----由於其甲烷和二氧化碳濃度-----可以將地球表面溫度維持在冰點以上。
圖解:在過去的24億年間地球經歷了5次主要的冰期,包括我們目前所處的冰期。NASA 戈達德科學可視化工作室
在過去的24億年間地球還經歷了周期性的氣候轉變,包括5次主要的冰期---分別是休倫冰期、成冰期、安第-撒哈拉冰期、卡魯冰期、第四紀冰期。這些由冰雪覆蓋的冰河時期增加了地球表面的反照率,更多的太陽能源被反射回太空,並且星球保持了一個較低的大氣和較低的表面溫度。
這些冰期被「間冰期」分隔開來,在此期間溫室氣體增加-----比如那些火山活動釋放的氣體-----使全球溫度升高並使冰川融化。這個過程也被稱為「全球變暖」,在現代時期已經成為了爭議的源頭,在這個時期人類已經成為了氣候變化的主導因素。因此這也是為什麼生物學家用「人類紀」指代這個時期。
由於人類活動產生了二氧化碳和其他溫室氣體,並且由於它們濃度的增加,地球表面溫度從20世紀中期開始持續增加。在過去數十年,NASA一直在通過地球天文臺繪製地球表面平均溫度增長的圖表。
圖解:這個圖顯示了從2008年至2012年全球溫度異常。NASA 戈達德空間研究所/NASA 戈達德科學可視化工作室
內部溫度:
當談論起星球溫度,星球內部的條件和外部測量的情況還是有很大差異的。基本來講,離地核距離越遠,溫度越低,因為星球內部壓力越靠近地心壓力越大。儘管科學家們沒有辦法探測到地心的精確溫度,但已經進行了各種估算。
比如,據說地球核心溫度高達7000攝氏度,外地核溫度在4000攝氏度到6000攝氏度之間。並且,地幔,也就是緊緊貼著地殼的那層,預計溫度大約在870攝氏度。當然,當你在大氣層中上升時,溫度會持續降低。
總結來講,在我們的太陽系,因為各種原因,每個星球的溫度區別都很大。但是,據我們所知,地球溫度是變化最小且最穩定的。地球是我們知道的唯一一個足夠溫暖且足夠涼爽供生命生存的星球。其他星球都太極端了。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3.universetoday-Monkey
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