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地球能達到的最高溫度

科技 更新时间:2024-08-22 07:47:07

無意間發現去年的一個關于太陽能的小計算。在炎熱的夏天,想來它可能對理解地面會有多麼熱有啟發。

是的,夏天大家感到熱。這個熱是指空氣的溫度很高。氣溫攝氏36度已經很不舒服了。而如果光着腳踩到大太陽下的柏油路上,其溫度要更高。

地球能達到的最高溫度(地球最高會達到121攝氏度)1

确實在日光下,地面的溫度比空氣會更熱!于是形成一個問題:地球的地面最熱可以到達多少度?等等

下面是一些粗分析:

1.太陽的溫度據說接近6000度。人類無法忍受這個溫度。

2.好在地球離太陽很遠。太陽能到達地球表面以後給與垂直與太陽的地表面的能量流大約是1370瓦/平方米。

3.如果這些太陽能全部集中在垂直于太陽的地表面(大氣沒有阻擋/吸收),那麼當地的溫度當然很高。那麼1370瓦/平方米的輻射能究竟對應多高的溫度?

4.不妨認為地表面把這些太陽能全部吸收以後再以對應的溫度把這些能量按照黑體輻射定律輻射出去。此時的溫度就是地表面可以到達的最高溫度了。

5.我們知道黑體輻射的能量與絕對溫度的四次方是成正比例的。于是我計算得到與1370瓦/平方米能量流對應的黑體輻射溫度是121攝氏度。

也就是說,地面溫度到達攝氏121度,其輻射出去的能量與太陽能的1370瓦/平方米是相同的。即地表面到達熱量平衡。

地球能達到的最高溫度(地球最高會達到121攝氏度)2

6.所以我估量121攝氏度是地球表面可能到達的最高溫度了。

7. 121攝氏度的高溫,意味着水可以沸騰。人類也無法忍受。但是這個數字僅是個理論的上限。我們聽說過太陽底下的熱地面可以把雞蛋烤熟,這也就是60-70攝氏度,而遠沒有到達120攝氏度。

8. 以上分析的是園的地球直對着太陽的那個點上的情況。其實轉動中的地球平均獲得的太陽能應當僅是前面的太陽能數值的1/4.(球面的表面積是橫截面面積的4倍)。所以1370/4,大緻是340,這才是世界各地平均獲得的太陽能的強度。而這個平均太陽能折合的地面黑體溫度是攝氏5.6度。這個溫度與全球地面附近的溫度就比較接近了。

地球能達到的最高溫度(地球最高會達到121攝氏度)3

9. 記得氣象學計算的全部大氣的平均氣溫是-18攝氏度。這個溫度看起來離譜,但是想一想大氣包括近地面的比較熱的空氣也包括平流層的冷空氣。-18度應當是它們的平均值。我記得過去計算過500百帕(大氣中部)的平均氣溫就是-18攝氏度的水平。看來這些分析靠譜。

10.而我的小計算表明如果承認進入大氣的太陽能有30%是被雲等等物質反射回去了,那麼地球平均獲得的太陽能就是(340瓦/平方米)再乘以70%。依此計算出來的地球表層溫度是-18攝氏度。而這個溫度恰好與大氣的平均溫度相等!

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