太陽和地球之間的太空冷到不行,為何太陽光照到地球卻能變熱?

shiyanbo


太陽光以輻射的方式傳到地球,輻射的強度很大,足以讓地球上感到熱,讓地球接受到許多熱能。


跪射俑


太陽和地球之間的太空空間溫度非常低,為接近絕對零度的-270℃,是因為太空極其空曠,缺少與陽光作用的物質,陽光中的能量無法傳導,而地球近地軌道上溫度卻要高得多。

溫度的本質是分子的熱運動,所以要有較高的溫度就必須有足夠的熱量傳遞。而熱量傳遞的方式主要有導熱、熱對流及熱輻射,導熱需要物質直接的接觸,對流需要空氣,熱輻射是唯一種可以穿越太空空間的熱量傳遞方式。太陽就是靠著可見光、紫外線、紅外線等電磁波溫暖地球,物質分子在受到電磁波的作用,分子的運動加劇,表現出來的就是溫度的提升。而地表物質吸收了能量之後,又可以由於和大氣的直接接觸、熱輻射再次將熱量返回大氣,加上大氣運動,就是夜晚雖然沒有陽光照射,地表溫度卻不會很低的原因。太陽和地球之間的廣闊空間缺乏物質分佈,幾乎真空,沒有和陽光作用的物質,溫度就會比較低,但是若太空陽光照射在物體表面,溫度依然會比較高。

地球附近和月球等天體表面的溫度不是隻有低溫,由於地球大氣層的厚度大概有1000多公里,只不過主要的質量都分佈在距地面100公里的範圍內,在近地的幾十公里內,溫度隨著海拔的上升而降低,但是到了電離層之上的大氣空間,由於陽光對稀薄大氣分子的作用,那裡的溫度可以達到數千攝氏度,不過也由於物質分佈稀薄,熱量難以傳導,人在那裡可能感受不到溫度有多高,只有陽光直接照射到皮膚上才感覺到熱。月球表面其實也不是沒有大氣,而是有極其稀薄的散逸層,白天受陽光照射溫度可以達到一百多度,但是到了晚上稀薄的散逸層無法保持熱量,月球表面的熱量又快速地輻射出去,溫度可降低至-180℃。

人感覺到的變熱是溫度的上升,是因為接觸到的物體溫度高於人體,這需要物體本身要吸收足夠的熱量,物體的熱量經傳導的方式進入人體,由於熱量傳遞太快,皮膚感受器才感受到熱等感覺。


來看世界呀


坐過飛機的人都有這個經驗,飛機飛到高空,溫度會越來越低。似乎這個經驗和我們生活中烤火爐的感受不一樣,難道不是離火爐越近越熱嗎?

關於這個問題,物理學上的解釋是這樣的:

光線是一種輻射能量,它在空氣中傳播,空氣是不吸收這種輻射能量的,當太陽光穿過整個大氣層(假如沒有云),直接到達地面,而地面會吸收大部分的輻射能。因此,真正在發熱的物體是地面,地面再對其周圍的空氣進行加熱。離地面越近,空氣溫度就越高。而高空離地面遠,自然高空的空氣溫度就低。高空的空氣的熱量,主要是靠和地面空氣的對流而變熱的,並不是依靠太陽的照射。

另外,當太陽照射在我們身上的時候,我們的身體直接在接受太陽的輻射能量,所以會感受太陽的輻射熱量,此時,我們的身體既是輻射的接受體,也是對周圍空氣加熱的發熱體。

對火爐取熱來說,原理上和太陽光差不多,不過火爐的發熱是一個區域,隨著距離增加,輻射能就逐步降低,這就是我們離開火爐越近,就會感到越熱的原因。

所以,這個問題的關鍵就在於,當光線不能穿透某個媒介的時候,這個媒介才是真正的熱源。


我是誰誰是我誰是誰o


“太空是真的空”

“太空是真的空”,這不是一句玩笑話,而是真實情況就是如此。要了解這個問題,我們要先從宇宙的一些基本屬性說起。

根據普朗克衛星最新的觀測結果來看,目前為止,宇宙在千分之六的精度上是平坦的。這裡的“平坦”並不是很多人理解的那樣在一塊平地,而是說宇宙在大尺度上幾乎是不彎曲的。

在此基礎上,科學家提出了一個概念:宇宙臨界密度。所謂的宇宙臨界密度是指,

根據愛因斯坦的廣義相對論,一個以物質為主的宇宙停止膨脹的時候,所對應的宇宙密度。

由此,我們以得出一個關於宇宙臨界密度的公式:

公式看不懂其實沒關係的,我們只要知道,當把哈勃常數已經是上面的“H”取值為70 (km/s·Mpc),所對應的宇宙臨界密度就是p=0.9*10^-29(g/cm^3),如果把宇宙中的物質都視為氫原子,這個密度大概就是1立方米內只有一個氫原子,這個空曠的程度是我們目前在任何一個實驗室都做不出的,科學家所做到最好的“真空”都比這個密度大得多。

而根據普朗克衛星觀測到的宇宙微波背景輻射得到的哈勃常數H其實是很接近於70的,也就是說,宇宙的真實密度非常接近於一立方米只有一個氫原子的狀態。所以,太空其實是非常非常的空,幾乎接近於真空

太空會體現出溫度麼?<strong>

根據經典物理學對於溫度的定義:

在微觀世界中,分子熱運動的劇烈程度。

由於太空的這種接近於“真空”的狀態。所以實際上,太空並不能明顯地體現出溫度來,也就是說,如果有個人在太空中沒宇航服,那他其實不會被凍死,而是因為壓強太低,導致體液沸騰而死,或者是因為壓強太低,導致肺功能障礙而死(也就是憋死)。因此,太空並不是冷到不行,而是很難顯現出溫度來。

所以,當陽光穿過太空的過程中,由於宇宙的密度實在太低,溫度其實很難被表達出來。說白了就是,太陽光可以在宇宙空間中暢通,很少能撞到分子和原子,讓其熱運動加劇。也就沒有所謂的給太陽加熱的作用了。

太陽為什麼能把熱量傳遞給地球

而相比於太空的密度,地球的物質密度就大太多太多了,是由大量的分子和原子構成的,它們是可以吸收到大量的熱讓自身的熱運動急劇的。

太陽輻射可以使得地球的分子熱運動加劇,反映到宏觀上,就是地球變熱。而且這些熱,並不是一下子消散掉,而是一部分熱量被地球通過大氣和水的比熱容給鎖住了。

當然,變熱也有很多種方式,熱對流,熱輻射和熱傳導。太陽傳遞過地球熱量的主要方式就是熱輻射。而地球將這些熱分攤到各個地方就會利用到熱傳導和熱對流。

不僅如此,由於地球有足夠厚度並且成分比較合理的大氣層,所以可以鎖住一部分熱量,不會讓熱快速消散。其次,地球表面存在大量的水,我們都知道水的比熱容很大,水也可以鎖住大量的熱量。基於這兩點因素,所以地球的晝夜溫差並不大。

在太陽系內,地球的能量來源就是太陽,沒有太陽輻射,地球可能還轉,但是地球上的生命就會消滅殆盡。而這些熱量之所以沒有在光子的傳遞過程中被帶走,就是因為宇宙的密度實在太低而來。

最後我們來總結一下,溫度是指微觀世界中,分子熱運動的劇烈程度。根據觀測和理論計算,宇宙的密度極其低,一立方米大概也就一個氫原子的水平,所以太空不是溫度特別低,而根本體現不出溫度來。其次,地球密度遠遠大於太空,是由大量的分子和原子構成的,因此,地球是有足夠的分子和原子吸收太陽輻射,以至於自身分子熱運動加劇的,這也是為什麼地球可以吸收太陽輻射的原因。


鍾銘聊科學


地球地表的熱量主要都是來自太陽光的輻射,太陽光輻射主要是黑體輻射,太陽光為地球上所有的生物提供了熱量。

太陽的表面溫度達到了6000℃,太陽中心溫度接近2000萬℃,那就有疑問了,太陽溫度這麼高,為什麼到達地球上溫度卻是剛剛好呢?


這可能得益於地球的地理位置,由於地球的位置和太陽之間的距離保持的非常完美,當它們之間的距離太緊的時候可能地球就真的被烤成火爐了。

還有就是地球有大氣層的保護,在地球上不管是土地還是水體,都可以吸收一部分的熱量,並把這些熱量固定在地球上,所以地球的溫度才會保持在一個合適的狀態。

太陽的熱量那麼大,我們就在思考為什麼地球和太陽的太空之間卻是冷的?

先來說熱量是怎麼才能傳播的,根據物理知識,熱量的傳播有三種途徑,傳導,輻射和對流。

傳導:最直觀的例子就是冬天在火爐邊烤手,傳導要求的必須是有傳導介質;

對流:就是當分子運動加快,就會推動周邊的空氣分子劇烈運動,成波形將熱量傳遞出去。

當我們在火爐邊的時候,儘管沒有肢體接觸火源,但是依舊會感覺到溫度這就是空氣的傳導作用;輻射:紅外線取暖器就是這個原理。

在地球和太陽之間的太空中,要想有熱量,就必須有這三種途徑中的一種。

我們都知道太空是一個真空的環境,所以是不會存在對流,傳導是需要介質的那傳導也是不可能的,因此只剩下輻射。太陽光輻射可以讓物體表面加溫,但是在太空中微波和可見光一晃而過,沒有物質吸收或者暫留這些光線。這也就是說三種熱量傳遞的方式都不行,自然在太空中是沒有溫度的。

太空是個真空環境,光雖然可以在真空中傳播,但是問題是溫度不可以,溫度是需要介質的。溫度在本質上是分子的高速運動,而在太空中每立方厘米也就只有那麼幾個原子,再怎麼高速運動都不會產生溫度的。

太陽的熱量照向地球的時候,也是由於地球和太陽之間的真空環境中沒有可以傳導熱量的介質。因此地球和太陽之間的太空中溫度一直那麼低。


星球上的科學


你這個問題很有意思。答案就是太空中沒有任何物質,所以沒有溫度可言,而地球由物質組成,所以能吸收能量變熱。

是不是覺得有點打腦殼?我打算講故事的方式來回答,以小見大,更容易理解!在線原創小故事,歡迎關注!

老李和微波爐的科學探索小故事

想一想,會不會有這樣的場景發生:一天科學探索者“老李”結束了一天的頭條編寫,照常把中午的冷飯菜放到微波爐裡面加熱...,叮!隨著一聲清脆,老李從思維傲遊中回過神,打開微波爐,用手拿出飯菜嗯,盤子燙手,老李眉頭稍皺,隨即開始大快朵頤....

老李突然想到,微波爐剛剛結束加熱,就可以用手進去,拿起盤子才覺得燙手。可見:微波爐中空間未被加熱,被加熱的只有裡面的飯菜,為什麼呢?

老李打開頭條搜索微波爐原理:原來微波加熱是一種依靠物體吸收微波能將其轉換成熱能,通過被加熱體內部偶極分子高頻往復運動,產生“內摩擦熱”而使被加熱物料溫度升高。老李又在想,空氣中也有氣體啊,為啥沒有被加熱,略作思考,聰明的老李就明白了,空氣中物質太少,物質密度太小,飯菜加熱20℃,空氣溫度也許才升高1℃,人手當然察覺不到啦。

突然老李低頭繼續吃飯,突然頭條有人問:“太陽和地球之間的太空冷到不行,為何太陽光照射到地球卻能超熱?”,老李靈機一動,微波爐微波發射裝置不就是太陽嗎?被加熱的飯菜就像地球,微波爐內部空間就是太空環境,一切都如出一轍……

老李立即放下碗筷,點擊“我有靠譜答案”立即寫到:

“其實題主提出的問題就好比微波爐,微波爐只加熱冷飯,哦不,只加熱食物,而不加熱微波爐內部的空間。太陽就是微波發射裝置,被加熱的食物就好比地球,微波爐的內部空間就是太空環境。眾所周知,物體溫度升高是因為吸收能量分子熱運動加劇,而太陽的能量通過太空時,因為太空是真空,沒有物質,故不能吸收能量,更沒有分子熱運動加劇,所以就沒有溫度升高的現象,所以太空中沒有溫度可言,感覺起來就是“冷到不行”。當能量到達地球,地球上具有空氣,水,土壤,金屬等等各種由分子物質組成的物質,他們吸收了能量,微觀上分子加劇運動,宏觀上就表現出溫度升高被加熱啦。”

寫完,老李簡單檢查了一遍,沒有啥大問題,愉快的用右手拇指點擊了一下“發佈”,就放下手機對冰冷的冷冷飯開始狼吞虎嚥起來…(科普:冷冷飯,即又冷了一次的冷飯🤓)


科學探索集中營


以前的農村每到冬天就經會常看到一些老人坐著小板凳靠在南牆根曬太陽。身上被太陽曬得暖洋洋的真是愜意極了。

圖示:曬太陽的老人

曬太陽可以讓人的身體熱起來,實質上是太陽的光線讓人的身體溫度升高了。那為什麼太陽的光線可以讓人體變熱,讓地球上的所有物體都能升溫,而同樣是充滿陽光的太空中卻冷的不行呢?要搞清楚這個問題,我們就要先搞清楚溫度的本質是什麼?溫度就是用來表示物體冷熱程度的物理量。物體越熱溫度就越高。從微觀上講,溫度衡量的就是物體分子熱運動的劇烈程度。那麼物體分子的熱運動越劇烈,溫度就會越高。

圖示:溫度上升

這樣我們就明白太陽和地球之間的太空為什麼冷到不行了。因為那裡的物質分子極少,幾乎是真空的。即使是太空裡面的分子運動再劇烈,但是由於分子數量太少了,這樣溫度照樣會很低。

然而當陽光到達地球后,空間中的物質突然增多了,地球的空氣中含有大量的空氣分子,太陽光會讓這些空氣分子運動加劇,氣溫就會上升了,我們就會感覺熱了。特別是在夏天的時候,太陽光直射,光線很充足的情況下,溫度會升的很高。這時候如果把金屬製成的物體放在太陽底下溫度會升的很高,放上一個雞蛋估計都能煎熟了。

圖示:太陽光可以讓汽車後備箱溫度升得很高

即使是在地球之外的太空之中,太陽光線都會讓它照射到的物體溫度升的很高。比如地球上方的人造衛星,它朝陽的一面溫度也會升的很高,而它沒有被太陽光照射到的地方溫度就冷到不行。同樣的這種現象也發生在月球上。月球的白天陽光照射的時候溫度可高達160℃,但是到了晚上沒有太陽光照射的時候溫度又低到零下180℃。

因此我們說,太陽到地球之間的太空冷到不行是因為太空中沒幾乎沒有物質分子做熱運動。而地球上的情況則完全相反了,地球上有著大量的物質,只要分子熱運動加劇我們覺得熱了。


兔斯基聊科學


陽光穿過冰冷的太空把熱量帶到地球,雖然陽光在太空中加熱了八分半鐘,但是太空的溫度依然是低到零下270攝氏度,主要就是因為太空幾乎接近絕對真空,沒有物質存在。


陽光要想把太空“加熱”它有三種途徑:一是對流、二是傳導、三是輻射。

三種途徑中對流和輻射佔據主要作用,而熱輻射效果不明顯。在太空中恰恰相反因為接近於真空狀態,熱量不能通過對流和傳導的方式傳播,只能通過輻射。

任何物體溫度只要超過絕對零度就可以向外輻射,同時也可以接受輻射。這兩者的差值就是物體熱量的增減值。而太空中的零下二百七十攝氏度幾乎就是宇宙背景微波輻射,這一抹宇宙大爆炸的餘暉。


地球上的溫度之所以冷熱適宜,主要是因為大氣層的存在,白天的時候接受到充足的熱量、夜晚的時候地表也可以熱輻射傳遞熱量到大氣,可以說大氣層就是中間的緩衝帶。


月球太陽的距離和地球與太陽的距離相當,但是因為沒有大氣層導致晝夜溫差將近三百攝氏度。同樣是因為太空中幾乎絕對真空的狀態,如果一個人上到太空中身體的熱量也不會快速消失,只會慢慢向外輻射熱量,而沒有熱傳導和對流。



科學黑洞


最根本的原因就在於大氣層!

溫度的本質是微觀粒子運動劇烈程度的體現!

空氣分子運動越劇烈,其氣溫越高。而太陽射向地球的可是各種電磁波。我們平常看見的太陽光僅是太陽射向地球的極小一部分電磁波。


電磁波的能量載體是光子,當太陽光中的光子撞到地球空氣分子上,會導致空氣分子吸收能量而加劇運動,於是氣溫升高。

當然大部分太陽輻射都被地表吸收了,吸收太陽光的地表中的原子核外電子處於激發態,也會向外輻射電磁波。於是這些電磁能量首先被空氣分子吸收,再傳到外太空去。

地表就相當是煤氣灶的鍋,空氣就相當鍋中的水。加熱水有兩種方式同時進行。

第一種,太陽光直接照射空氣分子上,加劇微觀粒子的運動程度,導致溫度升高。

第二種,地表的溫度一般比空氣溫度高,在熱力學定律下,高溫物體向低溫問題傳導溫度。其實在微觀上體現,就是地面的土壤原子輻射電磁波,再被空氣分子吸收。


太陽光照到太空中之所以不會熱,在於太空大部分是真空,而且很空曠

太空中沒有物質,就不能吸收太陽發出的電磁波。如果在太空中隨便取一個空間,這個空間裡除了光子,基本沒有其他粒子了。那麼光子就不能把它的能量傳遞給其他微觀粒子。既然沒有除了光子之外的微觀粒子,也就很難體現出溫度。太空的溫度也就是單位空間內光子的運動劇烈程度,而這體現出的溫度遠沒有空氣大分子強烈。

比如月球,由於沒有大氣層,太陽直射到月球表面,其能量不會分散給空氣分子,月球表面會直接吸收這些能量導致最高溫度達到160℃。

在月球的夜晚,由於沒有大氣層的遮擋,月球會把多餘的能量直接輻射到外太空。導致最低溫度達到了-180℃。

大氣層就相當是個緩衝帶。地表溫度高了,它會幫忙吸收熱量。到夜晚,大氣層會保存一部分溫度,不至於地面溫度過低。


夏天溫度高,是由於太陽直射點在這一區域。這就意味著單位時間內,太陽射向該區域的能量多,導致空氣分子運動異常劇烈。即便到了夜晚,空氣分子的劇烈運動程度也不至於降的過低,導致夏天的夜晚也挺熱。


科學認識論


太陽和地球之間冷得不行,但是太陽光照在地球上卻很熱?

確實是這樣,太空中非常的寒冷,中國古人把太空叫廣寒宮一點不假。

但是照到地球上卻非常的熱。萬物生長靠太陽,尤其是陽光直射的赤道上一年四季都是夏天,把樹葉都烤焦了。

月亮上被太陽照射的地方正幾百度,沒有照射的地方負幾百度。

許多的事情迷惑了許多人們,這是怎麼回事呢?

我們在地球上看見燃燒的火焰,放射出熱量,感覺燃燒的東西會放射出熱量,不燃燒的東西不會放射出熱量,燃燒是怎麼回事呢?翻開物理書籍,原來一個物質的燃燒是物質內部在激烈的運動,激烈運動的物體就會放出熱來,比如我們搓搓手,手就會發熱,因為運動快就會發熱,物質裡面的原子核中的電子在激烈的運動,運動到一定程度就會發光發熱。發出的光會向四處放射,射到物質上會激發被照射的物質電子也運動的非常快,也發熱,如果沒有照到物質,就不起作用,所以太陽和地球之間沒有物質,它們之間非常寒冷。當你把一隻手放到太陽和地球之間你的手是物質,你會感到烤手。但是虛空中沒有物質那就是廣寒宮了。在月亮上被太陽照射的一面,幾百度的高溫,而沒有照到的背面卻是零下幾百度,而地球上沒有這種現象,這是地球空氣這個物質起到了傳遞和保暖的作用,調和了溫差。在珠穆朗瑪峰上終年積雪,就是因為空氣稀薄,調節能力差的原因。

光是一種能量,能量能夠通過輻射的方式影響非常遠的物質內部的電子運動,也運動快,發熱。而對虛空沒有物質的空間,不起作用。


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