宇宙溫度低到零下270度,為什麼到達地球的太陽光反而變熱了?

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

46億年前，在銀河系邊緣地帶，一個不平凡的星系誕生了，它就是我們現在生存的太陽系。太陽系之所次平凡，那是因為它誕生了生命星球地球，而地球又後來又隨著人類的誕生升級為文明星球。

那麼地球為什麼能夠誕生生命？能夠誕生智慧生命人類，這裡我們不得不提一個重大功臣，它就是我們白天可見的太陽。雖然我們經常說水是生命之源，沒有水就不會有生命的誕生，但是往更深層來看，沒有太陽提供的光和熱，液態水不會形成，各種生命所需要的物質不會形成，自然也不會有人類的誕生。

所以，從某種意義來講，太陽才是地球生命的母親，由於地球處在宜居帶一個非常完美的位置，所以我們有了良好的光和熱，它們是生命誕生的基礎。正是由於太陽在人類心中的地位，所以古時候的很多部落都將太陽當成圖騰來崇拜。

隨著人類文明的不斷發展，我們知道了太陽其實是地球之外的一顆恆星，地球圍繞太陽運動。在人類沒有走出地球之前，我們對於地球之外的世界幾乎是一無所知，就拿地球之外的溫度來說吧，過去很多人認為，太陽位於地球之外，那麼整個太陽系的溫度在太陽的照射之下應該會非常高。

可是當我們真正走出地球之後才發現，宇宙其實是非常冷的，現代科學將溫度的最低極限設定在零下273.15攝氏度，也就是我們常說的絕對零度。而宇宙的背景溫度則為零下270攝氏度，已經非常接近絕對零度，這個時候有一些朋友就會產生這樣一個疑惑：宇宙溫度低到零下270攝氏充，可為什麼到達地球的太陽光反而變熱了？

在人類沒有揭開溫度變化的本質之前，這個問題沒有一個人可以給出答案。可是當人類通過科技的力量揭開溫度的本質之後，這個問題其實也變得非常簡單了。那麼這到底是怎麼回事呢？在揭曉答案之前，我們先要了解一個溫度變化的本質。

如果站在宏觀的角度去探索溫度背後的奧秘，我們是很難做到的，因為宏觀物質的本質往往都需要走進微觀世界才能搞明白。溫度的變化本質也是如此，只有當我們走進量子力學領域，才能夠真正弄明白物體的溫度為什麼會升高和降低。

溫度的本質是什麼？相信很多人現在都明白，它其實就是分子的熱運動。如果走進微觀世界，你會發現分子等粒子都是處於一種運動狀態，當它們的熱運動越來越劇烈的時候，物體的溫度也越來越高，反之溫度則越來越低。

當分子的運動完全停止的時候，物體的溫度也達到了極限，那就是絕對零度。可事實上，我們都知道，完全靜止的分子是不存在的，它們一直都處於運動狀態，所以絕對零度只是一個理論下限值，它跟光速一樣，只能無限接近而無法到達。

弄明白溫度變化的本質之後，我們再來看下朋友們提出的這個問題：為什麼太陽光到底地球之後就變熱了？太陽光本質上是一種高能粒子，它從太陽出發向地球前進的過程當中，要讓路過的環境體現出溫度，就需要大量粒子的熱運動才可以。

如果一個空間沒有粒子或者粒子數量極少，那麼即使是高能量的粒子，它也無法給這個空間帶來溫度的變化，也就是說在一個沒有粒子空間的環境中，溫度是體現不出來的。溫度要體現出現，首先需要大量粒子的存在，這是前提條件。缺少了粒子，談溫度將毫無意義。

知道了這個道理之後，我們再來看下浩瀚的宇宙空間，我們都知道，宇宙是一個真空環境，這個真空環境並不是說沒有任何粒子的存在，只是告訴我們粒子的分布非常稀少。根據科學家的研究，在星際空間裡，每立方釐米的空間只有約0.26個原子，而在地球的海平面上，每立方釐米的空氣約有5.37x10^19個原子。

如此浩瀚的差距，讓我們不得不感嘆，宇宙是真的空，正是由於宇宙空間的粒子分布太稀少了，所以粒子的熱運動也非常微弱。這個時候，即使太陽高能粒子不斷穿梭空間，也無法將這個空間的溫度提升，所以宇宙的溫度才那麼低。

可是當太陽的高能粒子進入地球軌道之後，情況就完全不同了。從地球大氣層開始，粒子的密度在快速大幅提升，這個時候粒子的熱運動就會越來越劇烈，溫度自然也會不斷提升大氣層的溫度升高之後，再向地面輻射，讓整個地球的溫度不斷上升。

由此可見，地球大氣層是第一道升溫的區域，它給地球帶來了溫室效應，讓地球有一個穩定溫暖的環境。而當太陽高能粒子到達地面以及海洋之後，第二次升溫也就開始了。尤其是地球表面71%的面積是海洋，所以海洋對於整個地球生態環境來說有著重要的意義。

海洋在整個溫室效應中起到的作用僅次於大氣層，它能夠有效吸收太陽的熱量，然後儲存起來。海洋是非常重要的溫度調節器，它能夠不斷調節地球環境溫度，讓生命有一個適宜的生態環境。如果地球表面的海洋面積很少，那麼地球的溫度也不會像現在這麼美好。

從這裡，我們也看到了海洋對於地球生態，對於生命的存在，對於人類的重要性。可是隨著人類工業的快速發展，我們不僅沒有保護好海洋，反而將海洋當成了人類重要的垃圾回收基地。大量的生活垃圾，工業垃圾不斷被倒入海洋，不斷汙染著海洋環境。

科學家在對馬裡亞納海溝進行探索的時候，發現在上萬米的海底出現了人類的白色塑料垃圾。這個發現讓科學家非常擔憂，這說明人類現在對海洋的環境已經越來越嚴重。一旦未來海洋生態系統被破壞惡化，那對於整個地球的生態系統來說，都將是一個巨大的災難。有可能會嚴重影響到人類在地球的生存。

進入地球的太陽高能粒子其實並沒有太大的變化，可是由於人類工業大量溫室氣體的排放，地球的溫度在不斷提升。環境溫度的不斷提升，對於地球和人類來說都將是一場大災難，可能現在很多人還無法感受到災難的來臨，主要是因為地球現在的生態還沒有徹底惡化。

一旦溫度升高到某個程度，就有可能引發一系列的生態巨大變化，那個時候地球的生態就會徹底惡化，海洋也會變得不再那麼藍。人類有可能將失去這個家園。

而要讓地球的溫度回歸到適宜的程度，需要全人類的努力，只有我們每一個人將環保意識放在首位，真正將地球當成我們自己的家園，那麼才能夠更好地保護地球，讓地球的生態不再惡化下去。

小夥伴們，你們對此有何看法？歡迎大家在下方留言討論，發表自己的見解和看法。