太阳和地球之间的太空冷到不行,为何太阳光照到地球却能变热?

shiyanbo


其实关键原因就是因为太空环境和地球环境不一样,在这之前首先我们需要知道一个问题,影响温度的因素是什么?从科学角度来看,温度是衡量原子和分子运动速度的指标。所以太空中的物体,比如行星、恒星、尘埃云、宇宙飞船等等,都有温度,因为它们都是由原子和分子构成的,但是太空本身不是,或者说构成的物质不明。



即使是太空也包含原子,但是数量太少了。在远离恒星和行星的深空,充满了一种非常稀薄的气体,大约每10立方厘米的空间只有一个原子。相比之下,地球上10立方厘米空气中含有超过1000亿个原子。


不过这种非常稀薄的气体还是有一个温度。大约是3开尔文,这意味着它们只比绝对零度高3°C以上。绝对零度是可能存在的最冷的温度。分子和原子完全停止运动的温度。

所以太阳就算是再热,途中的太空可用的介质太少了,但是地球不一样。地球有人类,有工厂,还有很多很多空气,大气也起到了保温的作用。所以太阳可以给我们带来温暖,而太空中却依旧是冷冷的。


宇宙与科学


太阳和地球之间的太空空间温度非常低,为接近绝对零度的-270℃,是因为太空极其空旷,缺少与阳光作用的物质,阳光中的能量无法传导,而地球近地轨道上温度却要高得多。

温度的本质是分子的热运动,所以要有较高的温度就必须有足够的热量传递。而热量传递的方式主要有导热、热对流及热辐射,导热需要物质直接的接触,对流需要空气,热辐射是唯一种可以穿越太空空间的热量传递方式。太阳就是靠着可见光、紫外线、红外线等电磁波温暖地球,物质分子在受到电磁波的作用,分子的运动加剧,表现出来的就是温度的提升。而地表物质吸收了能量之后,又可以由于和大气的直接接触、热辐射再次将热量返回大气,加上大气运动,就是夜晚虽然没有阳光照射,地表温度却不会很低的原因。太阳和地球之间的广阔空间缺乏物质分布,几乎真空,没有和阳光作用的物质,温度就会比较低,但是若太空阳光照射在物体表面,温度依然会比较高。

地球附近和月球等天体表面的温度不是只有低温,由于地球大气层的厚度大概有1000多公里,只不过主要的质量都分布在距地面100公里的范围内,在近地的几十公里内,温度随着海拔的上升而降低,但是到了电离层之上的大气空间,由于阳光对稀薄大气分子的作用,那里的温度可以达到数千摄氏度,不过也由于物质分布稀薄,热量难以传导,人在那里可能感受不到温度有多高,只有阳光直接照射到皮肤上才感觉到热。月球表面其实也不是没有大气,而是有极其稀薄的散逸层,白天受阳光照射温度可以达到一百多度,但是到了晚上稀薄的散逸层无法保持热量,月球表面的热量又快速地辐射出去,温度可降低至-180℃。

人感觉到的变热是温度的上升,是因为接触到的物体温度高于人体,这需要物体本身要吸收足够的热量,物体的热量经传导的方式进入人体,由于热量传递太快,皮肤感受器才感受到热等感觉。


来看世界呀


坐过飞机的人都有这个经验,飞机飞到高空,温度会越来越低。似乎这个经验和我们生活中烤火炉的感受不一样,难道不是离火炉越近越热吗?

关于这个问题,物理学上的解释是这样的:

光线是一种辐射能量,它在空气中传播,空气是不吸收这种辐射能量的,当太阳光穿过整个大气层(假如没有云),直接到达地面,而地面会吸收大部分的辐射能。因此,真正在发热的物体是地面,地面再对其周围的空气进行加热。离地面越近,空气温度就越高。而高空离地面远,自然高空的空气温度就低。高空的空气的热量,主要是靠和地面空气的对流而变热的,并不是依靠太阳的照射。

另外,当太阳照射在我们身上的时候,我们的身体直接在接受太阳的辐射能量,所以会感受太阳的辐射热量,此时,我们的身体既是辐射的接受体,也是对周围空气加热的发热体。

对火炉取热来说,原理上和太阳光差不多,不过火炉的发热是一个区域,随着距离增加,辐射能就逐步降低,这就是我们离开火炉越近,就会感到越热的原因。

所以,这个问题的关键就在于,当光线不能穿透某个媒介的时候,这个媒介才是真正的热源。


我是谁谁是我谁是谁o


以前的农村每到冬天就经会常看到一些老人坐着小板凳靠在南墙根晒太阳。身上被太阳晒得暖洋洋的真是惬意极了。

图示:晒太阳的老人

晒太阳可以让人的身体热起来,实质上是太阳的光线让人的身体温度升高了。那为什么太阳的光线可以让人体变热,让地球上的所有物体都能升温,而同样是充满阳光的太空中却冷的不行呢?要搞清楚这个问题,我们就要先搞清楚温度的本质是什么?温度就是用来表示物体冷热程度的物理量。物体越热温度就越高。从微观上讲,温度衡量的就是物体分子热运动的剧烈程度。那么物体分子的热运动越剧烈,温度就会越高。

图示:温度上升

这样我们就明白太阳和地球之间的太空为什么冷到不行了。因为那里的物质分子极少,几乎是真空的。即使是太空里面的分子运动再剧烈,但是由于分子数量太少了,这样温度照样会很低。

然而当阳光到达地球后,空间中的物质突然增多了,地球的空气中含有大量的空气分子,太阳光会让这些空气分子运动加剧,气温就会上升了,我们就会感觉热了。特别是在夏天的时候,太阳光直射,光线很充足的情况下,温度会升的很高。这时候如果把金属制成的物体放在太阳底下温度会升的很高,放上一个鸡蛋估计都能煎熟了。

图示:太阳光可以让汽车后备箱温度升得很高

即使是在地球之外的太空之中,太阳光线都会让它照射到的物体温度升的很高。比如地球上方的人造卫星,它朝阳的一面温度也会升的很高,而它没有被太阳光照射到的地方温度就冷到不行。同样的这种现象也发生在月球上。月球的白天阳光照射的时候温度可高达160℃,但是到了晚上没有太阳光照射的时候温度又低到零下180℃。

因此我们说,太阳到地球之间的太空冷到不行是因为太空中没几乎没有物质分子做热运动。而地球上的情况则完全相反了,地球上有着大量的物质,只要分子热运动加剧我们觉得热了。


我就是兔斯基


“太空是真的空”

“太空是真的空”,这不是一句玩笑话,而是真实情况就是如此。要了解这个问题,我们要先从宇宙的一些基本属性说起。

根据普朗克卫星最新的观测结果来看,目前为止,宇宙在千分之六的精度上是平坦的。这里的“平坦”并不是很多人理解的那样在一块平地,而是说宇宙在大尺度上几乎是不弯曲的。

在此基础上,科学家提出了一个概念:宇宙临界密度。所谓的宇宙临界密度是指,

根据爱因斯坦的广义相对论,一个以物质为主的宇宙停止膨胀的时候,所对应的宇宙密度。

由此,我们以得出一个关于宇宙临界密度的公式:

公式看不懂其实没关系的,我们只要知道,当把哈勃常数已经是上面的“H”取值为70 (km/s·Mpc),所对应的宇宙临界密度就是p=0.9*10^-29(g/cm^3),如果把宇宙中的物质都视为氢原子,这个密度大概就是1立方米内只有一个氢原子,这个空旷的程度是我们目前在任何一个实验室都做不出的,科学家所做到最好的“真空”都比这个密度大得多。

而根据普朗克卫星观测到的宇宙微波背景辐射得到的哈勃常数H其实是很接近于70的,也就是说,宇宙的真实密度非常接近于一立方米只有一个氢原子的状态。所以,太空其实是非常非常的空,几乎接近于真空

太空会体现出温度么?<strong>

根据经典物理学对于温度的定义:

在微观世界中,分子热运动的剧烈程度。

由于太空的这种接近于“真空”的状态。所以实际上,太空并不能明显地体现出温度来,也就是说,如果有个人在太空中没宇航服,那他其实不会被冻死,而是因为压强太低,导致体液沸腾而死,或者是因为压强太低,导致肺功能障碍而死(也就是憋死)。因此,太空并不是冷到不行,而是很难显现出温度来。

所以,当阳光穿过太空的过程中,由于宇宙的密度实在太低,温度其实很难被表达出来。说白了就是,太阳光可以在宇宙空间中畅通,很少能撞到分子和原子,让其热运动加剧。也就没有所谓的给太阳加热的作用了。

太阳为什么能把热量传递给地球

而相比于太空的密度,地球的物质密度就大太多太多了,是由大量的分子和原子构成的,它们是可以吸收到大量的热让自身的热运动急剧的。

太阳辐射可以使得地球的分子热运动加剧,反映到宏观上,就是地球变热。而且这些热,并不是一下子消散掉,而是一部分热量被地球通过大气和水的比热容给锁住了。

当然,变热也有很多种方式,热对流,热辐射和热传导。太阳传递过地球热量的主要方式就是热辐射。而地球将这些热分摊到各个地方就会利用到热传导和热对流。

不仅如此,由于地球有足够厚度并且成分比较合理的大气层,所以可以锁住一部分热量,不会让热快速消散。其次,地球表面存在大量的水,我们都知道水的比热容很大,水也可以锁住大量的热量。基于这两点因素,所以地球的昼夜温差并不大。

在太阳系内,地球的能量来源就是太阳,没有太阳辐射,地球可能还转,但是地球上的生命就会消灭殆尽。而这些热量之所以没有在光子的传递过程中被带走,就是因为宇宙的密度实在太低而来。

最后我们来总结一下,温度是指微观世界中,分子热运动的剧烈程度。根据观测和理论计算,宇宙的密度极其低,一立方米大概也就一个氢原子的水平,所以太空不是温度特别低,而根本体现不出温度来。其次,地球密度远远大于太空,是由大量的分子和原子构成的,因此,地球是有足够的分子和原子吸收太阳辐射,以至于自身分子热运动加剧的,这也是为什么地球可以吸收太阳辐射的原因。


钟铭聊科学


这是一个错误的观点,地球和太阳之间,充满了辐射热量,只是没有感受器去截留,导致热量飞速逝去。根据现有的物理学知识,热量的传播只有三种途径,传导,辐射和对流。

咱们先说传导,最直观的例子,我们手持不锈钢筷子的一端,另一端放在煤气灶上烤,不一会儿,就会感到烫手,不得不扔掉。日常生活中使用的小到电饭锅,暖宝宝(里面有铁粉、食盐颗粒,传导起到绝对主力作用),大到热电厂的锅炉,化工单位的热交换器,都是传导作用。不过,这个作用的限制就是必须有传导介质,比如金属,石头等等。离开了这个介质,就谈不到传导。

第二种方式是对流,空气分子的运动想对容易,当某一区域的空气被加热,分子运动加快,推动周边的空气分子剧烈运动,成波形将热量传递出去,这个显现就是对流,典型的例子:我们处于煤气灶的旁边,肢体并没有接触到火焰,但是依旧会感到温暖火热,这就空气的传导作用,不过这个距离是有限的,等我们退到厨房门口,也就2-3米的距离,就感觉不到热量翻滚了。人们煮水,也是利用的液体对流。看着美丽的主妇们在忙饭,大汗淋漓,出了厨房门,就好多了,心疼之。

第三种方式就是辐射,典型的例子:炼钢厂,高炉运转的时候,灼热的铁水超过到1064摄氏度,我们站在30米外,都会觉得热,空气对流不可能有这么远的距离,只有辐射。最常见的就是红外线取暖器啦!

以上三种方式,能够作用在茫茫太空的只有辐射。太阳距离地球有1.49亿公里,没有金属棒传导,真空中也没有空气对流。不要以为只有可见光才能够产生热辐射,其实热辐射的最大功臣反而是红外线和远红外线甚至是微博段,这些都是我们看不到的,这也就解释了,就算是阴雨天,虽然看不到阳光,我们的大气温度不会立即降到冰点的原因。

太空当中,几乎没有空气分子,对流效应可以忽略,当然也没有一根铁棒可以连通地球和太阳,剩下的只有辐射,在近地轨道,阳光直接照射的物体表面,光辐射能够让物体表面很快加温,达到120多度,在阳光照射不到的区域,物体表面的温度只能够是-140度左右,这样的温度差,普通的材料是难以接受的,只能够是某些合金才能够承受。因此,人造地球卫星、太空站、甚至宇航服,都要考虑朝阳面和背阴面的温度差,咱们看到宇航服笨重臃肿,就是这个道理,它背后有50公斤的生命维护系统,其中重要的部分就是温度控制循环管道,否则,宇航员在太空就是水深火热,胸前背烤焦,背后被冻裂,惨不忍睹。

在没有宏观物质的太空,微波和可见光一晃而过,没有物质吸收或者暂留这些光线,也就体会不到温暖,给人的映像就是寒冷无比,其实这是一个错误的观念。不过,光线的传播是放射状的,物体感受到的温度,与光照的面积成正比,与距离的平方成反比,也就是说,距离太阳的一定距离后(火星轨道以外),光线照射在身上的热量还不足以抵消我们的身体散失的热量,因此才会感到寒冷。

…………

宇宙真奇妙,谢谢阅读!


诸葛小村姑



宇宙空间的温度是接近绝对零度的,而太阳的表面温度就高达5770℃,因此很多人都疑惑为什么在太阳温度如此之高的情况下,地球周围的太空却依旧接近绝对零度。

在解释这个问题之前我们首先要了解温度是什么:我们人类所能感觉到的寒冷和炎热其实是大气分子运动剧烈程度的一种表现,温度越高就说明分子运动程度越剧烈,因此温度产生的前提就是要有足够多的分子才行,而宇宙空间每立方厘米只有几个原子,这些原子再怎么运动也无法给人实质性的温度感受,因此地球和太阳之间的太空才这么冷。



太阳本质上就是一个巨型等离子体,以核聚变为能量来源的太阳每时每刻都在向外发射电磁波(光本质上也是电磁波),这些电磁波经过8分20秒的飞行后就会抵达地球大气层,而地球大气层中的巨量分子则会吸收这些能量从而高速运动,于是气温就升高了。

需要指出的是大气层仅仅只吸收了太阳辐射的一小部分,而大部分太阳辐射都成功打到了地表,地表吸收太阳辐射后会继续向外辐射电磁波,而这部分电磁波又会被临近地表的空气分子吸收,于是温度又升高了。



地球之所以能够在寒冷的太空中保持宜人的温度,最大的功臣就是地球厚密的大气层和地磁场,前者保证地球有巨量分子可以通过吸收太阳辐射的方式产生温度,后者保证地球的大气层不会被太阳辐射中的高能带电粒子所剥离。


宇宙观察记录


对于太阳和地球之间的太空冷到不行,为何太阳光照到地球却能变热呢之话题,我个人观点认为,这是太阳光子群对地球表面聚焦而产生热的原故。为什么会这样说呢?

因为,太阳系的太空气体,具有真空性和光子穿透性的物理现象,太阳持续核聚变超高温燃烧的过程,会形成庞大数量的光子群体,高速度直线地向太阳系空间中散发,太阳高速散发的光子群,在太空气体真空性和穿透性状态下,不会形成光子群的聚焦现象,因而,光子群在太空高速运行过程,不会产生有热量发生的情况,所以,太阳与地球之间的太空气体是极度寒冷的自然现象。

而为何太阳光照到地球却能变热呢?是因为地球是一个实物体,地球的地表物质都具有对太阳光子群的聚焦性,会彻底阻止了太阳光子群高速直线运行的前进步伐,会使太阳光子群的密度越来越大而停留在阳光照射到地球的表面上,从而产生了太阳光子群平面聚焦现象的自然发生,高密度光子群的聚焦现象,会使光子群之间产生相互拼撞现象,进而引发了光子群热量的产生。

以上所述,就是太阳光照到地球却能变热的原故。不知这样的回答是否准确?!如读者阅后觉得我说的有道理,希给个点赞并关注我,可阅读到我相关科学领域前沿上千个的原创答题,欢迎大家一起来讨论和学习。宇明于东莞市。(注:原创作品,版权所有,抄袭必究。)





地外天使


太阳和地球之间冷得不行,但是太阳光照在地球上却很热?

确实是这样,太空中非常的寒冷,中国古人把太空叫广寒宫一点不假。

但是照到地球上却非常的热。万物生长靠太阳,尤其是阳光直射的赤道上一年四季都是夏天,把树叶都烤焦了。

月亮上被太阳照射的地方正几百度,没有照射的地方负几百度。

许多的事情迷惑了许多人们,这是怎么回事呢?

我们在地球上看见燃烧的火焰,放射出热量,感觉燃烧的东西会放射出热量,不燃烧的东西不会放射出热量,燃烧是怎么回事呢?翻开物理书籍,原来一个物质的燃烧是物质内部在激烈的运动,激烈运动的物体就会放出热来,比如我们搓搓手,手就会发热,因为运动快就会发热,物质里面的原子核中的电子在激烈的运动,运动到一定程度就会发光发热。发出的光会向四处放射,射到物质上会激发被照射的物质电子也运动的非常快,也发热,如果没有照到物质,就不起作用,所以太阳和地球之间没有物质,它们之间非常寒冷。当你把一只手放到太阳和地球之间你的手是物质,你会感到烤手。但是虚空中没有物质那就是广寒宫了。在月亮上被太阳照射的一面,几百度的高温,而没有照到的背面却是零下几百度,而地球上没有这种现象,这是地球空气这个物质起到了传递和保暖的作用,调和了温差。在珠穆朗玛峰上终年积雪,就是因为空气稀薄,调节能力差的原因。

光是一种能量,能量能够通过辐射的方式影响非常远的物质内部的电子运动,也运动快,发热。而对虚空没有物质的空间,不起作用。


宝树白石


最根本的原因就在于大气层!

温度的本质是微观粒子运动剧烈程度的体现!

空气分子运动越剧烈,其气温越高。而太阳射向地球的可是各种电磁波。我们平常看见的太阳光仅是太阳射向地球的极小一部分电磁波。

电磁波的能量载体是光子,当太阳光中的光子撞到地球空气分子上,会导致空气分子吸收能量而加剧运动,于是气温升高。

当然大部分太阳辐射都被地表吸收了,吸收太阳光的地表中的原子核外电子处于激发态,也会向外辐射电磁波。于是这些电磁能量首先被空气分子吸收,再传到外太空去。

地表就相当是煤气灶的锅,空气就相当锅中的水。加热水有两种方式同时进行。

第一种,太阳光直接照射空气分子上,加剧微观粒子的运动程度,导致温度升高。

第二种,地表的温度一般比空气温度高,在热力学定律下,高温物体向低温问题传导温度。其实在微观上体现,就是地面的土壤原子辐射电磁波,再被空气分子吸收。


太阳光照到太空中之所以不会热,在于太空大部分是真空,而且很空旷

太空中没有物质,就不能吸收太阳发出的电磁波。如果在太空中随便取一个空间,这个空间里除了光子,基本没有其他粒子了。那么光子就不能把它的能量传递给其他微观粒子。既然没有除了光子之外的微观粒子,也就很难体现出温度。太空的温度也就是单位空间内光子的运动剧烈程度,而这体现出的温度远没有空气大分子强烈。

比如月球,由于没有大气层,太阳直射到月球表面,其能量不会分散给空气分子,月球表面会直接吸收这些能量导致最高温度达到160℃。

在月球的夜晚,由于没有大气层的遮挡,月球会把多余的能量直接辐射到外太空。导致最低温度达到了-180℃。

大气层就相当是个缓冲带。地表温度高了,它会帮忙吸收热量。到夜晚,大气层会保存一部分温度,不至于地面温度过低。


夏天温度高,是由于太阳直射点在这一区域。这就意味着单位时间内,太阳射向该区域的能量多,导致空气分子运动异常剧烈。即便到了夜晚,空气分子的剧烈运动程度也不至于降的过低,导致夏天的夜晚也挺热。


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