为什么太阳光到达地球能感觉到光和热,而太阳光经过的宇宙太空却是黑暗和寒冷的?

烟花易冷842


答:这里有一个常识性的认知错误,我们说太空是寒冷,与温暖的太阳光穿过太空后,到达地球并无矛盾。


我们说某个空间处于某个温度,指的是:这个空间内的微观粒子(主要是原子、分子和离子等等,不包含光子),无规则热运动的平均动能!



于是我们就可以进行分析:

1、太空中基本处于真空状态,微观粒子的密度极低,而且这些粒子发出的热辐射极少,显得太空中的温度极低,甚至接近绝对零度;

2、物体向着太阳一面,能够接收到太阳的热辐射,而且辐射能量非常高,这些光子照射到物体上后,会加热物体表面,宏观现象就是向着太阳一面温度高;



两者并无矛盾,太空温度取决于空间内的微观粒子,和穿过太空的光子并没有直接联系,这是两个不同的概念。

好比我们在电磁炉和锅底垫一张纸,然后电磁炉把锅里的油加热到几百度,但是中间的纸张温度并不高,是一样的原理,而这个纸张就相当于我们讨论的太空。


这也造成,人造地球卫星,在向着太阳一面温度高达100℃以上;而背着太阳一面,却低于-100℃。




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艾伯史密斯


其实题目本身已经给出了答案。

光要想加热物体,需要和物质发生相互作用,也就是题目里面说的“太阳光到达地球能感觉到光和热”。

太空中的环境接近真空,真空的意思是同样的体积内没有多少物质,也就没有多少加热,绝大部分太阳光只是”经过“太空,所以就给人一种空旷寒冷的感觉。

不过,如果放一大块板子在太空中,当太阳光“到达”,被挡住没法“经过”也太不好“返回”的时候,就会加热这块板子。

月球表面没有大气,也可以看成是太空。如果把前面的板子换成月球表面,就可以解释为啥月球上白天(被太阳晒到)的温度可以达到近两百度。

我们平时在路上看到对面来的人,会根据和对方的关系而做出不同的行动。完全不认识的就直接走过去,认识又不打算现在聊天的就打个招呼再走过去,认识又有事情想聊的就站住慢慢聊。

类似的,光和物质相遇的时候,什么时候“经过”,什么时候“到达”,什么时候“返回”,取决于光和物质的“关系”如何(发生什么样的相互作用)。

有时候光会“经过”物质,有时候光会“返回”,有时候光会“到达”并加热物质(引号表示这些说法主要是比喻,并不是严格的科学解释)。

太阳光是电磁波,光的这种加热方式叫辐射,光又叫做电磁辐射。

除了辐射以外,还有两种加热方式,分别叫传导和对流。

烧水的时候,从侧面可以看到炉火很明亮,而且能感觉到热度,这就是

辐射(Radiation)加热。

烧开了的水在锅里咕嘟咕嘟地翻滚就是对流(Convection)在起作用,对流的时候物质会有运动,比如锅底的水温度高,会向上运动,把热量带到上层,冷却之后又向下运动,这样一运动起来,水就在锅里不停的翻滚了。

↓三种热传递机制的示意图,图自培生教育、richhoffmanclass↓

如果拿锅的时候不小心碰到了锅边,被烫了一下,这种”碰到被烫到“就是

传导(Conduction)在捣乱,传导不像对流那样有翻滚运动,所以碰了一下之后,不会发生混合,手还是手,锅还是锅。

现在我们把三种方式都算进来,看一看光从太阳到地球都做了什么。

太阳光从太阳上发出,经过茫茫太空,只会有非常非常小的辐射加热,所以那旮旯的太空虽然离太阳近,反而很冷。

↓地球的能量预算示意图,可以看到地表吸收的太阳辐射比大气吸收的要多,图自NASA↓

然后太阳光就来地球了,阳光穿过地球大气的时候,会有一小部分的辐射加热,还有一部分被反射回太空,剩下的阳光主力会到达地面,给地面加热。

接下来地面再通过传导给靠近地面的空气加热,靠近地面的空气接过加热的接力棒,用传导和对流给更高处的空气加热,所以夏天有时候地面热得可以摊鸡蛋,往高处气温则变低。

通常来说,地球上海拔每升高100米,气温下降0.6度,所以海拔两千米的山顶会可能比山下温度低12度。有句诗叫“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开”。山下如果是35度的大热天,山顶可能是23度左右的宜人温度,所以有人会跑去山上避暑。

如果一直往高走,到了浩瀚太空,则可以体验零下两百多度的极端“凉爽”。

如果您有感想,请留言多指教。


乔小海


阳光散发出无数光子,光子就是光量子,无静质量,在真空中以光速c 运行,是一种玻色子。


好了,打住,不说这些绕口的专业名词了。先说结论,阳光之所以能让 你感受到光和热,是因为这些光子与你发生反应了,产生了能量的交换 传递。 稍微解释一下,太空虽然是黑暗又寒冷,但是你要知道,黑暗是就是因 为没有光子经过,而寒冷,是因为太空是一个真空的环境(理想状态) ,没有任何物质去作为温度的参考或是发生热传递,所以对一个绝对的 真空环境谈论温度是没有意义的。而阳光为什么能通过“寒冷”的太空 而不发生损失?我们都知道,热传递有三种形式,热传导、热对流和热 辐射。前两种是需要有介质参与的,而热辐射是物体由于具有温度而辐 射出电磁波的现象,一切温度高于绝对零度的物体都会产生热辐射,温 度越高,辐射出能量就越大。


而光也是一种电磁波,在真空环境下是不 会损失能量的,直到到达地球,到达你的身上,一部分可见光波段光子 通过直射或反射到你的眼睛中,眼中的感光细胞受到这些光子的刺激, 反馈到大脑经过处理就是你看到的色彩绚丽的世界。而更多的光子以不 同波段的电磁波的形式(如红外波段)来带给你能量。你之所以感到温度上升是因为光子的能量被你吸收了,而在真空中是没有什么物质去吸收光子 的能量的。

而我们的太阳,体积大约是地球的130万倍,质量是地球的33万倍,核 心处温度高达1500万度。每天释放出的能量是非常巨大的。看一下有多 大。
地球只是接受到了非常小的一部分,就让这个世界变得如此丰富多彩, 孕育出了人类这种智慧生物。


清明的星空


温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。

太空的物质密度非常的低,约为每立方厘米5个粒子,这比地球上人工制造的真空(每立方厘米100个粒子)小了很多,但太空依然是有温度的,这就是无处不在的宇宙大爆炸的余晖---3k背景辐射。

太空中的温度之所以这么低,是因为在太空中没有保存温度的条件。而地球表面的温度能保持一个合适的水平,这是因为有浓密大气层的覆盖,如同盖了一层透明的被子一样,它可以阻挡高能的宇宙辐射进入地表,还可以将大量的热量反射回地面。海水也是一个很好的温度调节器,在气温高的时候吸收热量,在气温低的时候释放热量。所以地球的温差很小。

月球由于没有大气的覆盖,在白昼最高温度可以达到390K(117℃),最低温度100K(-173℃)。作为反面典型的金星,由于有一个浓密的大气层,二氧化碳(温室气体)的含量高达96.5%,使得它的平均温度高达737K(464℃)。绕地球运行的人造卫星,在被太阳直射的一面温度会达到100多度,而阴面只有-100多度。

宇宙之所以看上去这么黑的原因是,物质过于稀疏,光线不能反射到眼睛里,所以显得如此黑暗。


讲科学堂


谢邀!任何有温度的物体都能以电磁波的形式向外辐射能量。太阳发出的光经过太空,太空是真空环境,太阳光没有损失能量,所以太空是寒冷的。太阳光到了地球,首先被大气吸收,大气储存了能量,然后向地面以电磁波的形式辐射能量。地面上的物体和人吸收了太阳光以及各种物体又辐射出的能量,所以在地面上能感觉到热。

感觉到光是由于有光进入人眼,太空虽然有光经过,人只有处在有光的区域才能感到亮,没光的区域就是黑暗的,不像地面上即使你站在太阳光不能直接照到的地方,由于各种物体都能反射太阳光,仍然有物体的反射光进入人眼,人也能看到物体感到有光亮。


知对知错学物理


我个人认为这主要因为地球本身产生和释放热量才把太阳的热量和光线吸引过来,也许地球和人类是得天独厚的星球和生命点,或者说,人的生命注定和宇宙运动紧密相联的,凡是有生物的地方都会产生热量,热量与热量的相互作用才会产生光线,例如人的眼晴本身也是发光的,但人的眼晴的光点只有和自然(太阳)光点或人造光点相碰才能产生光线,光点本身就是热量,一个死去的人本身也失去了热能,因此他的眼晴也是不会发光的,因而任何光源对他没有任何价值。宇宙间的其它星球也许没有热能,也没有生物和生命,因而真空是寒冷的也没有光线的存在,我们之所以用肉眼观察到星光和月亮都是:地球运动与太阳光线的反衬。而月球距地球最近,因而产生月园月缺现象,真空热量稀少形成冷气层,冷气层形成一种固定的浮力,但很难推动星球自转,也不容易结成冰,冰只有在冷热气相遇才能形成,地球也生存在这个宇宙的真空里,而且是在真空的间缝中生存,由于地球本身释放热量并与太阳光线释放的热量融合并在真空冷气层的作用下形成在地球周围的大气层,这种大气层就是冷热对冲空气层,而这种对冲空气层决定了生命的存活也造成地球的自转(:受真空冷气层的挤压地球自转即有朝太阳方向纵向也有四周的横向运动)而地球的自转运动反过来又影响周围的气候变化以至地球上万物的生生息息,从这个意义上讲我是比较赞成“地心说”和“意识存在论”的……如有错误希望批评指正……


手机用户5828008812


太阳距地球平均距离约为1.5亿公里,而这段距离的宇宙空间温度只有-270度,可见太阳并没有加热这段路途。

我们感觉到太阳的温暖并不是通过热传导来加热的,而是通过光辐射形式来作用到物体表面。地球和太阳之间是真空状态,根本不能通过热传导来加热。


如果太阳是通过热传导加热地球的,那么地球将不会有寒冷,温度会越来越高。太空十分广阔,被太阳光照射的地方才有温度,而没有照射到的地方温度极低,能被照射到的地方和广阔的太空相比实在是太小了,这一点点热量会迅速分散。因为地球之类的某些行星有大气层,大气层起到了很好的保温效果,太阳光的能量除了一小部分被反射和利用之外,都被大气层储藏起来。

所以在没有大气层的月球上,白天温度可达160多度(当然是月表温度),夜晚会迅速降到-180度。至于为什么太空看起来背景是黑的,就算是太阳圆盘以外不远的地方,背景也是黑的。这也和大气的存在有关系。

大气不仅起到保温作用,它还有一个漫反射的原理,这个大家在初中物理都有学过,不在赘述。


红色天空0312


我们抛开课本里的热传递的三种方式,只谈地球能感到光和热的原因。

光是从太阳内部诞生的。一个光子的诞生时间非常漫长,从太阳内部到太阳表面,穿过重重阻挡,自身的能量也在不断地衰减,透过太阳表面时,它可能已经诞生了5000万年之久。当然,有的光子时间长,有的时间短。有的光子衰减的厉害,变成了红外线,有的衰减得少,仍然是高能射线或是紫外线,这些都是人的眼睛看不到的。

光子能量的大小,取决于这些光子频率,频率越高,能量就越大,频率越小,能量就越低。我们能看到的阳光,只是其中380-740nm之间波长的光子,是很少的一部分。这些频率高低不同的光子一路奔向宇宙。

宇宙是空旷的,并不能减弱这些光子的震动频率,所以,它们的能量一直保持着,一旦与尘埃相遇,光子会撞到上面,有可能把自身的能量传给尘埃一些,自己的震动频率会变低,也会被弹向一旁。也有可能被尘埃上的某颗原子俘获,在改变了原子性质的同时,光子也就消失了。

但是,这样的尘埃在太阳与地球之间太少了。所以光子才能畅通无阻地到达地球,碰到大气层,会给大气层加温,同时不断地被散射向四周

阳光实际上是由七种不同的颜色组成的,红色的光波长比较长,而大气中的空气分子比红光的波长要小得多,所以很容易穿透大气到达地面。而蓝色的光波长短,在以氮和氧为主的空气分子中,散射能力要比红光强得多,所以我们看到天空总是蓝色的(物理学上这也叫瑞利散射),特别是在雨后,大气中的大颗粒尘埃都被雨水带到了地表时更为突出。

这时,从太阳射来的光,仍然有大量的光子射到了地面上。光子把携带来的能量传递给了大地,地面也就被加热了。

太空中,由于物质密度极低,光子遇不到任何东西,当然不会给不存在的东西加温。如果遇到物体,温度一样会升高的,比如月球表面,向阳一面温度高达127度,而背阳 一面能达到-183度。这就是个很好的例子。


史海探奇



谢谢邀请。1.光在太空中以电磁波的形式传播,太空是真空,光的传播速度不变,频率(波长)不变,所以能量不变,不向外幅射能量,所以外太空是黑暗阴冷的。


2.外太空中宇宙飞船接收到太阳光马上发生光电转换效应,太阳能量被太阳能电池板接收,变成电能飞船(或卫星)使用。所以外太空是一个理想的太阳能发电站。

3.太阳的的极小部分阳光照射到地球后被地球大气层阻挡,形成臭氧层,离解气体,损失能量,同时也阻止了很多高能粒子(如紫外线、γ射线等对人和其它动植物的伤害)。

4.一部分波长较大的光线(如可见光)通过空气衍射到地面,幅射到动植物、河流山川形成“热能”,才有了地球上的风云雨露,一年四季,花红柳绿,飞禽走兽,河流海洋,人丁兴旺……的“万物生长靠太阳”的景象。


沈大哥


这图是错的,你知道吗?

“太阳光到达地球才能感觉到光和热,而经过的宇宙,太空还那么黑暗,寒冷。”造成这种感觉的原因很简单,我们可能错误的以为太阳很大的样子,而我们又可能错误地低估了我们现在已经可观察的时空到底有多大。

面对总时空,“巨大的”太阳不过是一粒尘埃;就算在它的引力场所掌控的空间范围内,它也仅仅就是一个没有尺寸的质点。

造成这种错误感觉的原因在于,我们的地球相比太阳就已经有点小了,太阳表面的一个“黑子”就比地球大一些。如果考虑太阳到地球的尺度,画一个等比例尺度的平面图的话,太阳是个篮球,地球也就是个兵乓球。而且,由于是按比例的,篮球和乒乓球需要放置在几公里远的地方,我们才能正确地表达这种个体间与距离尺度同时符合的情况。也就是我们通常看到的太阳系模拟的图像或示意图,没有一个是按实际比例画的,否则纸不够大,地球被忽视看不清楚了。也就是说,如果按照尺度比例,我们看见的这些图都是错误的。

现在别说太阳了,说太阳系。太阳系仅仅是银河系其中一条旋臂上的一个点。也就是银河系的模拟照片中,太阳系是一个点,还得用字标出来,否则,你找不它在哪。这你知道,银河系有多大了吧。

而银河系又是总星系的一个点,总星系又是超总星系的一个点。这就是现在我们能够看到的时空范围。面对这样的范围,星际旅行的话,太阳系在哪,你都容易找不到,更别说太阳了。

至于太阳的光辉,照到冥王星已经吃力了,至于冥王星之外的太阳引力场部分,这又是乒乓球与篮球的比例,阳光根本无法抵达那里已经衰竭了。彗星那个冰坨哪来的?奥尔特云,冥王星之外。

在地球上能够感受到光,是因为距离太阳刚刚好,不远不近的,适合生物生存。但是能够感觉热,是因为有大气层这个棉被,否则,和月亮表面一样,没大气层,晚上就是零下100多度了,这被窝就有点凉快了。面对太阳系这个尺度,太阳那个氢弹天天在炸,形成的阳光也如大海里面的一泡尿,影响不大的。地球的温度,是大气层用了几十亿年的温度积累,达到与外界接近绝对零度的背景温度的热置换的一种平衡,才有地球现在这个温度的。太阳现在提供的这点能量,是保持这个平衡用的。当然,前提是这棉被不能少!

整个已经观察的总时空,最初形成的总能量,让这个总时空有了一个背景温度,也仅仅比绝对零度高了几度而已。太阳想加热太阳系这个太空,待它变成中子星或者黑洞坍塌爆炸的时候,也许能给太阳系这个范围的温度提高两度,不过很快就会被消散掉的。

所以,尺度、量的正确认识是正确理解这个问题的关键。


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