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太陽與地球為什麼太空冷

生活 更新时间:2024-09-18 08:28:53

文|整點科普

太陽是地球氣候系統能量的主要來源,其内部各種活動為地球的氣候變化提供主要的自然驅動力,例如太陽黑子活動少,地球的降雨量也會異常減少,而地球表面溫度的變化更是與太陽活動周期長短息息相關。

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關于太陽活動對全球溫度變化的影響,學界大多認同“太陽活動——太陽輻射——氣候變化”的物理機制,中間受到雲層吸收幹擾等等,地球能夠接收到的太陽能量也會有所不同,所以溫度會有差異。

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科學家通過測量,發現太陽的表面溫度高達5500℃,内核更是達到1500萬℃,太陽通過核聚變的方式不斷地向太空釋放光和熱,陽光更是可以直達1.5億公裡外的地球,将地球曬熱。

令人奇怪的是,處在太陽和地球中間的太空卻接近絕對零度,異常冰冷,這究竟是怎麼回事?難道陽光真的能夠“隔空加熱”?

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科學研究顯示,太陽表面溫度高達5500℃

最早測量太陽溫度的科學家是俄國的天文學家采拉斯基教授,他選取了一個直徑為1米的凹面鏡,在天氣晴朗時将其對準太陽,在焦點處形成一個硬币大小般的太陽圖像;

随後,他将一片金屬片放置在這個焦點上,金屬片發生快速彎曲、融化的現象。

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采拉斯基教授據此初步推算出,這個焦點的溫度至少高達3500K,這意味着太陽表面的溫度至少在這個數據之上。

随後,科學家們在采拉斯基教授的基礎上猜測:可以通過太陽輻射量來測定太陽的表面溫度。

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19世紀30年代,科學家通過測量太陽的總輻量、光譜分析和射電技術等方法,推算出地球大氣上界每分鐘接受到的太陽輻射熱量為8.2焦每平方厘米,太陽每分鐘發出的總輻射量功率約為380億億億瓦,推出太陽輻射給地球的總熱量約占太陽總輻射量的二十億分之一;

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用太陽每分鐘的總輻射量除以太陽的表面面積,得出其每秒的輻射能量約為6000瓦。

1878年,物理學家斯特瓦通過研究得出結論:物體的物理輻射随其溫度的四次方增加,綜合以上可靠的輻射量數據,科學家終于推算出太陽的表面溫度約為5500℃。

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那麼,地球為何會産生如此高溫呢?

作為太陽系中最大的天體,太陽的質量幾乎占據太陽系總質量的99.86%,巨大的質量加重了引力,使太陽的内核溫度和壓強不斷升高,高達1500萬℃及200多萬的标準壓強。

高溫高壓的情況下,推動電子獲得足夠的能量,順利“逃離”原子核的束縛,造成太陽内部産生等離子态:電子、原子核光子等粒子随處亂竄

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在高溫的推動下,氫原子核聚變成氦原子,緩慢形成氦原子核,其中損失的部分也會轉化成能量并逐漸散發。

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太陽内部有一個直徑30多萬千米的區域正在進行這樣的核聚變反應,其所産生的熱量通過輻射、對流傳導等方式到達表面,變成所謂的“太陽光”,緻使太陽表面溫度高達5500℃。

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所以,我們所說的太陽光照實際上也是太陽輻射。

科學家推測,這些輻射從内核到表面的時間大約需要14萬年,但太陽輻射到達地球的時間隻需要8分20秒,這也是太陽使地球上光熱能源的主要來源原因之一。

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按理來說,受太陽光的影響,處在太陽和地球中間的太空應該比地球更熱才對,但實際上的太空卻冷冰冰的,這究竟是怎麼回事?


地球都太陽曬熱了,為何日地間的太空是冰冷的?

有數據顯示,受到太陽光照的影響,地球表面的平均溫度為15℃,但太空的溫度卻是-270.45°C,和絕對零度相差無幾。

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也就是說,太陽光似乎繞過了太空,直接到達地球。

從光傳播的原理來說,這是不可能的,輻射不需要介質也能夠傳播,在真空中通常以光速傳播。

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那麼,到底是什麼原因呢?要想解決這個問題,就得先了解溫度的本質是什麼

宇宙中的粒子處于到處亂跑的狀态,分子的活躍程度決定了摩擦力的大小,進而決定所産生的熱量的高低

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溫度,實際上就是足夠多的粒子劇烈運動之後的結果或者現象

分子越活躍,意味着溫度越高;分子處靜止狀态時,幾乎不會産生熱量,也會處于接近絕對零度的狀态。

有研究發現:太空平均每立方米都找不到一個氫原子,即便太陽始終向太空輸送能量,它也不會産生熱量。

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太空是真空環境,物質密度低,壓強低,缺乏分子和原子等粒子無法吸收太陽輻射的能量,也不會産生粒子運動摩擦的現象,所以無法産生溫度;

同時,太空缺乏大氣層的保溫作用,造成其常年處于接近絕對零度的狀态,在人體感受上是“冷冰冰”的。

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地球是由大量物質粒子構成的一個特殊天體,我們所能夠看到、觸摸到的物體幾乎都是由粒子構成的,隻要運動加速就會産生熱量。

太陽光能夠直接穿過太空到達地球,并為地球提供源源不斷的能源和動力,推動粒子之間的運動,随後産生熱量,溫度随之升高。

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總而言之,太陽光能夠直達地球并使地球産生熱量,主要和地球本身的密度有關,而太空無法産生溫度,則是真空環境缺乏粒子運動,故無法産生熱量。

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