談「溫室效應」色變?我們都錯怪了溫室效應,它是地球生命存在的基礎!

每當冬天來臨，我們就會穿上厚厚的衣服，降低人體熱量散失的速率，以此來抵禦寒冷。那麼處在溫度接近絕對零度的宇宙空間中，地球又是如何保持平均15攝氏度的地表溫度的呢？

溫室效應、地球變熱

答案很簡單，就是地球的大氣層（大氣的溫室效應起主要作用）。相比於人類在冬天穿的厚衣服，大氣層就是地球的一件天然保暖服，但近幾十年來，大氣層的溫室效應幾乎已經成了眾矢之的，似乎什麼異常都是它引起的，果真如此嗎？

首先我們先對大氣層簡單了解一下

有多朋友會認為大氣層離咱們很遠，是天上的「東西」，比如新聞報導上就經常說：太空人乘坐返回艙進入大氣層，會因為大氣摩擦發光發熱，最後降落地面。於是不少人就認為大氣層離咱們很高很遠。

但實際上大氣層的範圍是非常廣的，位於地表之上的數千公裡內的空間範圍，都是大氣層存在的地方，而且大氣層的高度並沒有一個精準值，它與宇宙空間的界限是比較模糊的，道理很簡單，大氣中氣體的密度基本是隨著高度而逐步降低的，一般把1000公裡認為是大氣層的厚度（但並不代表往上就沒有大氣了，只是密度極其低下而已）。

那麼這樣一個厚度達到一千公裡的大氣層是怎麼樣成為地球保暖衣的呢？（也就是溫室效應是怎麼產生的）

首先我們需要知道地表的熱量來源，很顯然這個來源就是咱們的太陽，太陽作為太陽系中的老大，它的質量佔據著整個太陽系的99.86%，可以說是絕對地位，並且它作為一顆恆星，核心部分在時刻進行著核聚變，大量的光熱被輻射出來，時刻在為周圍的行星「送溫暖」。（有朋友會說地球核心的熱量呢？沒錯，地核確實很熱，內部的溫度甚至能與太陽表面溫度相媲美，但由於地球組成以及構造，內部的保溫效果非常強，因為地核溫度對地表的影響很小）

太陽表面的溫度在5500攝氏度左右，光輻射的能量經過平均1.5億公裡的日地距離抵達地球。並且咱們從太陽光譜可以看出，光輻射絕大部分為短波輻射（波長小於3微米），其中能量最主要的集中在可見光波段（波長400到760納米），因此太陽輻射可以較為通暢的穿過大氣層（通過的光輻射，其波段主要集中在295納米到2.5微米之間、1微米=1000納米，其餘的則被大氣層吸收或反射走），抵達地表。

而當太陽輻射到達地表後，就會對地表起到一個升溫的作用，但我們又知道：一個物體除非溫度達到絕對零度，否則時刻都會有熱輻射，地表也不例外，因此太陽輻射是不可能完全被地表吸收的，其中部分又以熱輻射的形式向太空發射出去。

但遺憾的是，因為地表的溫度遠不及太陽表面高溫，因此它的熱輻射主要是長波輻射（這一點很容易理解，否則的話，我們在晚上就會看到地面能發出可見光了），而長波輻射主要是指波長在4到120微米之間的電磁波，但這些長波輻射卻正中大氣溫室氣體的下懷，因為溫室氣體對長波輻射吸收很強（大氣中的溫室氣體主要是二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、水汽等氣體）

而這些氣體在吸收輻射能量後，又會再次產生長波輻射向四周傳播出去，很顯然這其中的一部分又會再次抵達地表，這個過程被稱為大氣逆輻射，並且這也是地表熱量的主要來源。（即溫室效應）

說到這，可能大部分朋友就明白人類為何要控制溫室氣體的排放了，因為溫室氣體會加強大氣逆輻射，直接的後果就是地表溫度上漲，進而導致一些對人類有害的影響出現。

當然了，溫室氣體也不能沒有，否則大氣層的保溫作用將大打折扣，地表溫度下降的後果甚至比上升來的更加可怕

那麼這又是怎麼一回事呢？我們簡單的來說明一下，假如地球失去了溫室效應，那麼地表的溫度將會是多少呢？零下19攝氏度！

對，你沒聽錯，這樣的溫度將會對地球的生態產生極大的破壞，別的不說，首先地球上將幾乎不存在液態水了，這一點就足夠完成第六次物種大滅絕了。（從宜居帶的角度來講，沒有液態水的地球將不適宜生命存在）

有的朋友就會疑問了，這是真的嗎？溫室效應能導致地表溫度產生三十幾攝氏度的差距嗎？為此，下面我們就簡單的介紹一下這個溫度是怎麼來的。

先從熱平衡的角度考慮，當地表吸收的太陽熱輻射能量等於地表自身發射的熱輻射能量時，那麼此刻的溫度就可以稱為平均地表溫度了，只要抓住這一點，接下來的工作就是水到渠成的事了，因此最後得到了平均地表溫度的公式

Te是地表溫度、I為太陽常數（說是常數，但如果到其它行星就不一樣了，主要和行星到太陽的距離有關）；a是反射率，地球在0.3左右；σ為斯特藩-玻爾茲曼常數。

如此算下來，地球在失去溫室效應的情況下，地表溫度將只有零下十九攝氏度而已，可見溫室效應對地球生命的重要性。

但太過了也不好，你看隔壁金星，就因為溫室效應太嚴重，導致它的表面溫度為475攝氏度左右，這還是人待的地方嗎？

金星

當然了，上面我只是從極端角度來分析溫室效應存在的必要性，以及過度嚴重帶來的危害性，但也足以定性的說明這個問題了。

不過正常情況下，溫室效應是不可能消失的，但我們需要將其控制在人類可接受的範圍以內，否則溫度上升帶來的負面影響將會使人類自食惡果。

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