A、扼要解釋：
大氣中的二氧化碳就象溫室的玻璃外罩一樣，能使太陽(yáng)的短波熱輻射透過(guò)大氣層射入地面，而地面增溫后向宇宙發(fā)出的長(zhǎng)波熱輻射卻被二氧化碳吸收并反射，致使大氣增溫，這種現(xiàn)象稱為二氧化碳的溫室效應(yīng)。如下圖：
B、詳細(xì)講解：
一、熱量傳遞的三種方式
在自然界中，物體內(nèi)部或物體之間的熱量傳遞有三種方式：傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射。
1、熱傳導(dǎo)：
將鐵棍的一頭伸進(jìn)火爐里，另一頭會(huì)慢慢發(fā)熱直至燙手；冬天用手摸野地里的石頭感覺冰涼；感冒發(fā)燒時(shí)用濕毛巾放在額頭上用以降體溫；印度熱帶的老虎常愛臥在水坑里尋求體表散熱；…… 象這樣， 物體內(nèi)部或物體與物體之間不發(fā)生相對(duì)位移，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞，稱為熱傳導(dǎo)。
2、對(duì)流傳熱：
夏天清風(fēng)拂面時(shí)心曠神怡；冬天朔風(fēng)吹透單衣時(shí)瑟瑟發(fā)抖；喝熱湯或熱茶時(shí)，先吹一下液面就不燙嘴；悶熱時(shí)沖個(gè)涼水澡，洗去汗泥和燥熱后感覺痛快淋漓；……象這樣，流體（氣體或液體）流過(guò)一個(gè)物體的表面且由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)而使流體中的冷、熱部分相互摻混所引起的熱量傳遞過(guò)程，稱為對(duì)流傳熱。
3、輻射傳熱：
野外宿營(yíng)時(shí)，在篝火邊伸手烤火感受溫暖；農(nóng)閑在家“貓冬”時(shí)，抄手坐在背風(fēng)的屋檐下“曬陽(yáng)陽(yáng)”；法式面包或北京填鴨在特制的火爐中烤得外焦里嫩；一杯熱水放在辦公桌上，即使門窗緊閉過(guò)一會(huì)兒也會(huì)涼；……象這樣，物體與物體之間不接觸且中間沒有流體流過(guò)，以輻射（熱量發(fā)射方）和吸收（熱量接受方）的方式進(jìn)行的熱量傳遞，稱為輻射傳熱。
關(guān)于輻射的概念需深入一步明確的是：物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的方式稱為輻射，因熱的原因而釋放出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射?？梢?，熱輻射是屬于電磁波輻射這個(gè)龐大家族中的一類。不言而喻，光輻射也是電磁波輻射中的一類，只是它們的波長(zhǎng)范圍不同罷了。
還需要指出的是，宇宙中一切高于絕對(duì)零度（－273.15℃）的物體都在進(jìn)行著熱輻射，溫度越高則輻射波的頻率越高，也就是波長(zhǎng)越短（因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)與頻率是倒數(shù)的關(guān)系）。燒紅的鐵塊和冰冷的石頭都在進(jìn)行著熱輻射，只不過(guò)高溫鐵塊熱輻射的波長(zhǎng)范圍在高頻、短波區(qū)段，低溫石頭熱輻射的波長(zhǎng)范圍在低頻、長(zhǎng)波區(qū)段。
還需要了解的是，假如當(dāng)較高溫度的甲物體與較低溫度的乙物體單純地以輻射的方式進(jìn)行熱量傳遞時(shí)，兩物體都在不停地向?qū)Ψ捷椛錈崃康耐瑫r(shí)也都在不停地吸收著對(duì)方的熱量，當(dāng)兩物體最終溫度相等時(shí)處于熱平衡狀態(tài)，此時(shí)兩物體的輻射與吸收過(guò)程仍在不停的進(jìn)行，只是他們各自的輻射熱與吸收熱相等。也就是說(shuō)，輻射傳熱是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。
綜上所述，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子描述熱量傳遞的三種方式：
冬季采暖期，家里的暖氣中流動(dòng)的熱水不斷地以對(duì)流傳熱的方式將流體（熱水）中心的熱量傳給暖氣片內(nèi)壁，暖氣片內(nèi)壁不斷地以熱傳導(dǎo)的方式將熱量傳到暖氣片外壁，暖氣片外壁又不斷地以熱輻射的方式將熱量傳給室內(nèi)，此時(shí)室內(nèi)靠近暖氣片的空氣升溫、變輕、上升，旁邊的空氣補(bǔ)充進(jìn)來(lái)而形成室內(nèi)的空氣流動(dòng)，使暖氣片散發(fā)熱量的方式除了輻射傳熱又增加了對(duì)流傳熱的過(guò)程。
二、太陽(yáng)和地球的熱輻射
首先，定義兩個(gè)概念和一個(gè)屬性：
● 譜：按照事物的類別或系統(tǒng)進(jìn)行編排的記錄，稱為譜。例如，菜譜、家譜。
● 電磁波譜：將所有類型的電磁波按照波長(zhǎng)的順序排列而組成的一個(gè)系列，稱為電磁波譜。
● 電磁波譜的連續(xù)性：電磁波譜上的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)就象數(shù)軸上實(shí)數(shù)的連續(xù)性一樣，任意兩點(diǎn)無(wú)論怎樣趨近，只要沒有重合為一點(diǎn)，則兩點(diǎn)間就有無(wú)窮無(wú)盡緊密排列的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，電磁波譜是連續(xù)譜。由此可以證明，宇宙物體并不是以單一波長(zhǎng)而是以某個(gè)波長(zhǎng)范圍（即某個(gè)波段）發(fā)射電磁波的，在這個(gè)波段內(nèi)有無(wú)窮多個(gè)不同波長(zhǎng)形式的電磁波。
1、太陽(yáng)
太陽(yáng)是一個(gè)正在進(jìn)行熱核聚變的巨大火球，它不斷地以電磁波的形式向宇宙空間釋放著巨大的能量?？茖W(xué)家們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)，測(cè)得太陽(yáng)發(fā)射的電磁波譜如下（波長(zhǎng)單位為微米，即千分之一毫米）：
太陽(yáng)輻射的電磁波譜示意圖
上圖中：波長(zhǎng)0.2～0.4微米的范圍是紫外線。
波長(zhǎng)0.4～0.75微米的范圍是人眼可見的光線，由紫、藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅組成。
波長(zhǎng)0.75～1000微米的范圍是紅外線。在紅外線中，0.75～1.5微米稱為近紅外線；1.5～4微米稱為中紅外線；4～1000微米稱為遠(yuǎn)紅外線。
科學(xué)家們測(cè)定，在太陽(yáng)的表面溫度為6000℃下，它所輻射的能量中99.9％集中在波長(zhǎng)為0.15～10.0微米的范圍內(nèi)，其中，紫外區(qū)域（<0.4微米）約占7％，可見光區(qū)域（0.4～0.75微米）約占50％，紅外區(qū)域（0.75～10.0微米）約占43％，而最大輻射的平均波長(zhǎng)約為0.48微米。
上述電磁波譜示意圖也適用于解釋宇宙中其它物體的電磁波發(fā)射過(guò)程。例如，一個(gè)燒紅的鐵塊，在1200℃左右時(shí)是黃亮色的，此時(shí)它的熱輻射波段在黃色和橙色可見光區(qū)；降到800℃左右時(shí)是通紅的，此時(shí)它的熱輻射波段移到了橙色和紅色可見光區(qū)；降到500℃左右時(shí)是暗紅的，此時(shí)它的熱輻射波段移到了紅色可見光區(qū)；再降到300℃左右時(shí)暗紅色消失，只能看到鐵塊的本色了，但溫度還是絕對(duì)燙手的，此時(shí)它的熱輻射波段已經(jīng)移到了紅外線區(qū)域。這說(shuō)明物體的熱輻射波段隨溫度的降低而向長(zhǎng)波方向移動(dòng)，同時(shí)也說(shuō)明“紅外線”是人的肉眼看不見的熱輻射線。
2、地球
地球表面在吸收太陽(yáng)熱輻射的同時(shí)，又將其中的大部分能量晝夜不停地以輻射的方式向宇宙?zhèn)鬟f，這稱為地面熱輻射。
由于地表溫度（平均約為15℃）比太陽(yáng)表面溫度（約6000℃）低得多，經(jīng)科學(xué)家測(cè)定，地面熱輻射的主要能量集中在波長(zhǎng)1～30微米的范圍內(nèi)，其最大輻射的平均波長(zhǎng)約為10微米，屬于電磁波譜的紅外線區(qū)間域，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于太陽(yáng)的最大輻射平均波長(zhǎng)0.48微米。因此，稱太陽(yáng)的熱輻射為短波輻射（或稱高頻輻射），稱地球的地面熱輻射為長(zhǎng)波輻射（或稱低頻輻射）。
三、二氧化碳?xì)怏w的溫室效應(yīng)
地球的大氣層中，氮?dú)庹?8％，氧氣占21％，氬、氖等稀有氣體占0.94％，二氧化碳占0.03％，其它如臭氧、甲烷、氯氟烴（氟里昂）等占0.03％。
科學(xué)家們測(cè)定，大氣中的所有氣體，對(duì)太陽(yáng)的短波輻射都具有很好的透明度（只有臭氧層對(duì)來(lái)自太陽(yáng)的紫外線具有很高的吸收率），對(duì)地面的長(zhǎng)波輻射都有不同程度的吸收率（這是大氣層的保溫效應(yīng)），而占比例很低的二氧化碳、甲烷、氟里昂等氣體對(duì)地面長(zhǎng)波輻射的吸收率尤為突出且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它氣體，它們被稱為“溫室氣體”。經(jīng)測(cè)定，二氧化碳?xì)怏w的分子對(duì)于波長(zhǎng)12～18微米的紅外線波段具有強(qiáng)烈的吸收譜帶，而這個(gè)波譜區(qū)恰好集中了大部分從地面輻射到空間的熱能。這就是二氧化碳?xì)怏w溫室效應(yīng)的機(jī)理。
應(yīng)該指出，沒有大氣層的保溫效應(yīng)，地球就會(huì)象月球一樣白天表面溫度可達(dá)127℃，夜間可降至－183℃。同時(shí)還應(yīng)指出，大氣層中少量溫室氣體的存在和恰到好處的溫室效應(yīng)對(duì)人類是有益的，經(jīng)科學(xué)家們推測(cè)，如果沒有與地球平均溫度15℃這個(gè)點(diǎn)上相對(duì)應(yīng)的一定量的溫室氣體，近地層平均氣溫要比現(xiàn)在下降33℃，地球會(huì)變成一個(gè)寒冷的星球。但是，如果人為地破壞了地球經(jīng)過(guò)幾十億年的演變才達(dá)到的目前這種最適合人類繁衍生息的熱量平衡狀態(tài)，則作為這種平衡狀態(tài)標(biāo)志的地球平均溫度就要移動(dòng)，隨之而來(lái)的就是洪澇、干旱、風(fēng)雪暴、海平面上升等等自然災(zāi)害。這就是二氧化碳等溫室氣體人為增加的后果。
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