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同樣被高溫的太陽照射,為什麼地球那麼溫暖,而太空卻冰冷至極?


2021年2月01日 - 宇宙小編  
   

伊木科學

作為地表熱量的主要來源,太陽可以說地球生命源泉之一。從更大的角度來看,其實太陽提供給地球的熱量,和它散發出去的熱量相比是微不足道。據科學家的計算,地球得到的熱量僅僅為太陽散發出去總熱量的22億分之一。

可是當人類的腳步走出地球踏進太空的時候,我們發現同樣被高溫的太陽照射,
整個太空都是“冰涼涼”的,平均溫度只有-270℃。地球僅僅只是獲得了太陽22億分之一的熱量,就已經很溫暖了,兩者之間的差異,簡直不要太大!

為什麼地球那麼溫暖,而太空卻冰冷至極?

1.分子熱運動的差異

地球暖和外太空冷,它們之間的差異就是溫度不一樣。這是一個顯而易見的道理,那為什麼兩者之間的溫度不一樣,不都是沐浴在陽光下嗎?

這就得從溫度的微觀定義去解釋了,溫度宏觀意義上是指物體冷熱程度的物理;而微觀意義意義上的溫度,指的是物體分子熱運動的劇烈程度。
簡單來說就是,分子在一定時間(空間)範圍內運動越劇烈,溫度就越高。

從這角度來看,在同樣的光照條件下,地球溫度高太空溫度低就很好解釋了:因為同等空間單位分子的密度(數量)不一樣
。太空過於空曠,導致它裏面的分子很少很少。比如太空一立方厘米的空間裏,可能只存在一到兩個分子;而地球一立方厘米的空間裏,可能存在幾千億個空氣分子。

幾千億個分子一起運動,所產生的熱量自然遠超一兩個分子。更何況,實際上太空的分子是不運動的,因為溫度太低了。

2.地球有“被子”

我們可以生活在地球上,是因為地球的近地面上均勻地包裹著一層大氣層,大氣層包含了很多氣體,其中就有人類呼吸所必須的氧氣。除了是地球上大部分動物生活的保障外,大氣層其實也是地球的“被子”。

這層均勻覆蓋在地球表面的“被子”,在一定程度上可以削弱陽光,使得照射到地球表面的太陽光不那麼熱,溫度適應。到了晚上,地球自身開始向外面輻射熱量,大氣層就起到一定的阻擋作用,減緩地球熱量流失。就像冬天咱們睡覺,蓋了一層被子一樣。

所以在大氣層的保護之下,地球就像一個溫暖的空間,不會那麼寒冷。而外太空就不一樣了,沒有氣體使得熱量無法留存,溫度很低很低。很多表面沒有大氣層的行星,基本都是晝熱夜寒。就比如離咱們最近的月球,白天溫度100多攝氏度,到了晚上就到零下170多攝氏度。

太陽對我們那麼重要,它還能存在多久呢?

太陽可以看做是一個無比巨大的氫氣球,因為它的組成部分裏有75%是氫,剩下的基本都是氦。因為有大量氫的存在, 太陽內部的日核無時無刻不在進行著核聚變反應。在太陽的核心裏,每秒有超過6億噸的氫被消耗,用於核聚變反應。

而這一個量級的核聚變反應,使得太陽一直以光和熱的形式向外釋放能量。我們也不用擔心太陽會短時間內消耗完,科學家根據太陽的質量和物質組成計算得出,太陽還可以燃燒50億年,地球的壽命迄今為止也不過45億多年,所以人類不用擔心太陽的問題。

但還是有人會不禁想象,如果太陽突然熄滅了會怎麼樣呢?首先,整個地球都會陷入一片漆黑,但是溫度短時間內不會迅速降低,因為有大氣層的存在。加州理工學院的教授David Stevenson表示:太陽熄滅後兩天的時間,地球表面的平均溫度會下降到14℃;一周之後會變成-17℃;一年之後變成-73℃。

到了那個時候,人類基本就不能再地球上生存下去了。而隨著時間的推移,百萬年後地球地表溫度只有-240℃,就會像宇宙中大部分行星一樣變成冰冷荒涼的球體,再無生命。

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