太陽的熱能如何傳遞到地球上?聽完科學家的解釋案明白了

2020-12-05 探索宇宙說

人類生存的星球叫做地球,地球生存的星系叫太陽系。太陽是太陽系的核心,質量佔到了整個太陽系質量的99.86%。太陽的作用不僅僅是依靠強大的引力將八大行星牢牢束縛在穩定的軌道上,而且它另一個更重要的作用是給太陽系各星球帶去光和熱。

行星根據距離的不同,星球上生態環境的不同,溫度自然也不同的。比如同處於宜居帶內的行星有金星,地球和火星,只有地球有適宜的溫度,而其它兩顆星球,金星太熱,火星比較冷。當然,金星表面的溫度太高,並不全是因為它離太陽比地球更近一些,更重要的原因是金星大氣的緣故。

眾所周知,地球是太陽系目前發現的唯一生命星球,同時也是文明星球。而地球之所以能夠誕生生命和人類,離不開太陽的光和熱。正是有了太陽帶給地球的光和,地球才有了生命,才有了後來的人類,某種意義上來講,太陽是地球生命的母親,也是人類的母親。

人類誕生之後,對於太陽都有一種強烈的崇拜,不少的部落都太陽當成圖騰。可能在古人的眼裡,太陽是神明居住的地方,是神聖不可侵犯的,可是隨著人類文明的不斷進步,尤其是進入科技時代之後。我們對太陽有了更新的認知,知道了它其實就是宇宙中的一顆恆星,它內部時刻發生著核聚變反應。

雖然很多人都知道太陽是一顆恆星,之所以發光發熱是因為它內部的核聚變反應,但是卻很少有人知道:太陽的熱量是如何傳遞到地球上?在人類沒有走出地球之前,對溫度的認知有限,對太空的認知有限。那個時候不少人們都會認為,太陽能夠給地球帶來光和熱,那麼地球之外的太陽系應該也是充滿陽光和溫暖。

可是當人類走出地球之後才發現,太空的環境跟我們想像的有很大的不同,太陽並不是一個陽光溫暖的地方,而是充滿黑暗和寒冷的地方。尤其是太空的溫度低到了零下270攝氏度,已經接近於絕對零度。於是有不少人產生了這樣一個疑問:為什麼太空的溫度那麼低?太陽的熱量又是如何傳遞到地球上?

事實上,要搞明白這些問題,需要我們對溫度,溫度的傳遞有一個大體的了解才行。相信很多朋友都知道,溫度的本質就是分子的熱運動,當物質內部的分子運動不斷加劇的時候,溫度就會不斷升高,當分子熱運動不斷降低的時候,溫度就會不斷降低。這也是為什麼溫度理論上沒有上限,卻有下限的原因,原因就是分子理論上靜止不動的時候,溫度就會低到最低,也就是我們通常所說的絕對溫度。可是從量子力學的角度來分析,分子的運動不可能完全靜止下來,自然溫度也無法真正達到絕對零度,只能無限接近。

溫度的本質我們明白了,那麼溫度的傳遞呢?溫度的傳遞自然也離不開這些微觀世界的粒子,這些粒子的運動將溫度不斷傳遞下去。我們在地球上能夠感受到溫度的升高,正是由於空氣中的分子,物質中的分子,它們將熱量不斷傳遞,傳遞到物體上,才讓物體有了溫度,傳遞到人體上,才讓人體感受到了溫度。

太陽是一恆星,它的中心時刻都在發生著氫核聚變,聚變產生的能量不斷向外輻射到達太陽表面,因此太陽須的溫度能夠達到6000攝氏度左右,而其內部的溫度則高達2000萬攝氏度。太陽的熱能來源於它內部核聚變的反應,核聚變產生的熱輻射可以通過電磁波以光速向四周擴散。

太陽的輻射向四周擴散的時候,也將熱量向四周擴散,可為什麼太空仍然是那麼寒冷呢?原因就是太空是一個無比接近真空的狀態,其中的物質密度分布非常低,分子和分子間的距離非常大。由於沒有足夠多的物質,太陽的輻射能量讓物質產生的溫度就難以聚集傳遞,溫度自然就非常低了。

可是當太陽輻射到達地球大氣層之後,情況就完全不同了。地球的外圍有兩道強大的防護層,一個是強大的磁場,一個是厚厚的大氣層。當太陽輻射進入地球大氣層的時候,產生的熱效應會降代,同時大氣層吸收太陽的輻射產生的熱量,將這些熱量保存起來,然後再反饋到地球表面,這樣就讓地球表面有了一個適宜的溫度。

如果沒有大氣層的阻擋和保存功能,那麼太陽的輻射會直射地表,就會產生極大的溫差,白天的溫度非常高,夜晚的溫度非常低,比如月球就是這種情況,晝夜溫度極大,原因就是沒有大氣層來進行熱輻射的緩衝保存。

除了大氣層,地球還有強大的磁場,磁場同樣可有有效扭曲抵擋太陽輻射,讓太陽適量的輻射到達地球,給地球帶來適宜的溫度。太陽的熱量就是這樣傳遞到了地球上,正是由於地球有非常密集的物質分布,分子挨得非常近,太陽輻射產生的熱能能夠進行有效地傳遞。

以上是太陽自然狀態下傳遞給地球的熱量。正常情況下,地球有大氣層和磁場的保護,溫度都會處於一種比較適宜的狀態。可是近幾十年來大家會發現,地球的溫度越來越高,全球氣溫不斷升高,已經上升到嚴重影響人們生活的狀態。

之所以出現這種情況,主要是因為人類工業的生產排放出了大量的二氧化碳,這是一種溫室氣體,它能夠加劇大氣層的保溼作用,讓地表的溫度無法散射出去,形成了一個溫室環境。我們可以比金星的環境就可以看出溫室效應的可怕之處,金星表面的溫度達460攝氏度,之所以有如此高的溫度,就是因為金星大氣中95%的氣體是二氧化碳。

如果人類工業生產產生的二氧化碳繼續大量排放到大氣中,而我們又沒有好的措施也吸收平衡這些二氧化碳,那麼未來大氣中的二氧化碳會越來越來高,溫度效應會越來越嚴重,有可能在不久的將士為,地球就會變成一顆無法適宜人類生產的星球。

有不少的朋友經常討論,太陽數十億年後生命走到盡頭,膨脹給地球帶來的威脅。可事實上,按照人類現在對地球生態的破壞速度,我們根本等不到數十億年後,有可能再過幾百年,地球已經無法生存了。那個時候人類想要延續下去,只能移民外星球,前提條件是我們已經有了星際航行的能力,如果沒有,可能等待人類的只有命運的終結。

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