這是個很有意思的問題。理論上說,離太陽越近,也就是離發熱源越近,溫度應該會越高才對,但是,事實上,在地球上海拔越高,溫度反而越低。這不是互相矛盾嗎?其實並不是的。下面我們簡單地來探討一下這個問題。
首先,我們來看一下,是不是離太陽越近,溫度就越高?
以我們的角度看太陽,太陽是在一直發光的,而且當夏日來襲,給我們滾滾熱浪的也是太陽。而太陽之所以會一直發光,並不是在然後,而是太陽內部其實一直都在進行「核聚變」反應。
太陽的主要組成部分中有超過70%的是氫,而太陽的內核溫度約為1500萬℃,壓力則是地球內核壓力的340億倍,在如此高溫、高壓的環境下,達到了核聚變的發生前提,因此,太陽上的氫開始了熱核反應,在這個過程中,4個氫原子核反應為1個氦原子核,而在這個反應過程中,氫和氦的轉換並不是無損的,在這個過程中,會有約6/1000質量會轉化為能量(熱量)釋放出來,這就是我們看到的「燃燒」的太陽。
既然是熱量的釋放,當然離釋放源越近,則溫度就越高了。那麼事實真的如此嗎?
在所有的行星中,離太陽最近的就是水星了,兩者的距離約為5791萬千米。你別看它名字叫水星,但是這顆行星上可是一點水都沒有的,不僅如此,它的表面溫度還非常的高。由於離太陽最近,所以接受的熱量也最多,因此水星的向陽面的表面溫度超過了450攝氏度。
而在八大行星中,離太陽第二近的行星為金星,兩者的距離約為10820萬千米,但是金星的表面溫度為460℃左右,比離太陽最近的水星的向陽面的表面溫度還要高10℃左右。那麼,為什麼離太陽距離兩倍於水星的金星會比水星上的溫度還高呢?
事實上,水星比金星接收到的太陽熱量(也就是我們說的太陽輻射)要多,但是,導致金星溫度比水星溫度高最主要的原因就出在大氣層上。水星上沒有大氣層,當接收到太陽輻射後,它很難保持住太陽給的熱量,而金星則不同,它有大氣層,而且大氣層中的二氧化碳含量高達96%以上。眾所周知,二氧化碳是溫室效應的「罪魁禍首」,所以在金星的保溫能力(大氣層)和溫室效應(二氧化碳含量高)的作用下,溫度竟然比水星的溫度還高出了10℃左右。
小結:如果說兩個星體沒有什麼差別,自然是離太陽越近的星體表面溫度越高。但是,事實上,星體之間的差異很大(比如大氣層、二氧化碳含量等等),這使得即使離太陽較遠的星體也可能擁有比離太陽近的星體更高的溫度。
就地球而言,是不是離太陽越近溫度就越高?
答案也是否定的。眾所周知,地球是會自轉的,而在自轉中,會有近日點和遠日點。近日點顧名思義就是離太陽最近的點,而近日點通常發生在每年的1月初,此時近日點與太陽的距離為14710萬千米,而遠日點通常發生在每年的7月初,此時地球與太陽的距離約為15210萬千米,兩者相差了500萬千米。但是,1月初和7月初,哪個時間節點的溫度高?顯然是遠日點時。而造成這個差異的原因就是太陽與地球的角度,在遠日點時,太陽光是直射的,而近日點時,則是斜射的。
也就是說,就地球和太陽的距離來看,溫度的升高和降低與距離的關係並不大,最起碼在500萬千米的區間內,是沒有什麼影響的。而與溫度有關係的是角度。
為什麼在地球上高度越高,溫度反而越低?
在地球上最高的地方就是珠峰的峰頂,但是,既然珠峰再高,不過也只有不足9000米,而地球與太陽距離在500萬米的區間內溫度都不是正比例的,更不用說是不足9000米了。既然在地球上的溫度不會因為與太陽近了幾千米而改變,那麼,隨著地面高度的升高,溫度反而降低就與另一個因素有關了,那就是大氣壓。
大氣簡單的說就是覆蓋在地球上空的透明物體,它受地心引力的影響,而海拔越高,地心引力的作用就越小,此時大氣壓也會隨之減小。氣壓的降低影響的是空氣分子的密度,壓力越小,空氣分子的密度就越小,進而造成空氣分子的活動空間增加,這就使得空氣分子不容易發生碰撞,於是熱量就越小,最後造成了溫度的降低。
總結
我們在地球上生活之所以能夠感受到太陽的熱量,其實就是收到了太陽的輻射。由於日地距離很遠,所以地球只能接收到太陽輻射的22億分之一,因此只要在地球上,無論多高,所接收到的太陽輻射差異是很小的。相反的由於大氣壓的影響,在地球上海拔越高的地方,反而溫度越低。