要理解這個這個看起來很簡單但卻比較搞腦子的問題,首先我們必須對溫度來做個簡單的了解。盡管我們能感知到溫度,但溫度的本質(zhì)是分子熱運(yùn)動的劇烈程度!簡單的說我們?nèi)粘Kf的溫度它需要一個載體來表現(xiàn),至于什么什么載體或者是哪種能量賦予則并沒有什么關(guān)系!但從中我們能延伸出如下幾個問題,了解這幾個關(guān)鍵要素之后將對問題有一個比較透徹的理解!
首先我們非常肯定,地球上的絕大部分熱量,或者說太陽系中的熱量幾乎都是太陽提供的,而陽光則是其中的主要手段,很明顯太陽是通過大量的光子照射到物體后將其攜帶的能量轉(zhuǎn)移到物體表面,增加了分子熱運(yùn)動,最終表現(xiàn)就是物體的溫度升高了!
一、太陽和地球之間有溫度的載體嗎?量又是多少?
太陽和地球之間的空間我們稱之為太空,如果用宏觀狀態(tài)來描述的話,這一塊區(qū)域什么都沒有!當(dāng)然我們現(xiàn)在知道太空并不空,充斥大量高能粒子,比如太陽風(fēng)中的質(zhì)子,宇宙射線等,另外還有沙量的氫原子以及宇宙塵埃等!但它們的密度是多少呢?每立方厘米的星際空間中,約只有0.26個原子,而在海平面處,每立方厘米的空氣約有5.37x10^19個原子!從這個簡單的比例中可以看出,這個“太空”還真是太空!
因此在如此稀薄物質(zhì)的太陽和地球的空間中,沒有大量溫度的載體物質(zhì)的存在,因此絕大部分光子將暢通無阻通過太空到達(dá)了大氣層以及海洋和地表,接下來就是地球整個大氣、水以及巖石圈的整個勢力范圍啦!
二、地球本身以及大氣、水體等構(gòu)成的積極溫室效應(yīng)
上圖是地表各要素在對球溫度的作用與比例,總的來說,大致處在某個平衡狀態(tài),當(dāng)然前提是太陽的輻射值比較恒定,因為地球的大氣以及水體和巖石圈都在溫度維持方面起著不同的作用,比如地面與巖石等,吸收熱量后溫度上升,在夜間低溫時又會釋放出熱量,而巨大的海洋則比地面的吸熱與保溫能力更強(qiáng),大氣層則像一圈巨大的棉被,它允許陽光進(jìn)來,也允許地面熱輻向太空,但同時又會被大氣層部分吸收與反射會地面,因此大氣層在這個過程中起著相當(dāng)重要的作用!
上圖是地球400年以來的溫度變化曲線,在1600~1750年之間有一個溫度低谷,這個時期是太陽活動的低潮期,并且在此期間地球上有超級火山噴發(fā),大量塵埃進(jìn)入了大氣層遮擋了陽光,因此造成地球平均溫度下降!
三、同樣有載體,為什么太陽系有的天體那么熱,有的天體那么冷?
除了金星以外,太陽系里的基本保持近距離溫度比較高,而距離越遠(yuǎn)溫度越低的一般規(guī)律!金星的高溫是有其大氣層的溫室作用引起的,金星大氣層中96%以上都是二氧化碳,這種氣體的溫室效應(yīng)非常顯著,它允許陽光照射進(jìn)來,而波段比較低的紅外輻射卻出不去,因此金星的溫度越來越高,一直到現(xiàn)在的超過450℃!