'為什麼太陽和地球之間的太空很冷,而太陽照射地球卻會變熱?'

地球 星宇飄零2099 2019-09-16
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地球地表的熱量主要都是來自於太陽光輻射,太陽光輻射主要為黑體輻射,其輻射的光譜波長主要與其表面溫度相關,而太陽的表面溫度約為絕對溫標6000K,在色溫裡屬於標準白光。因此,太陽光輻射絕大部分集中在可見光(所有波長的可見光合在一起就變成白光了)附近,包括人眼不能識別的紅外線和紫外線,更短和更長的波長佔比就很小了。


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地球地表的熱量主要都是來自於太陽光輻射,太陽光輻射主要為黑體輻射,其輻射的光譜波長主要與其表面溫度相關,而太陽的表面溫度約為絕對溫標6000K,在色溫裡屬於標準白光。因此,太陽光輻射絕大部分集中在可見光(所有波長的可見光合在一起就變成白光了)附近,包括人眼不能識別的紅外線和紫外線,更短和更長的波長佔比就很小了。


為什麼太陽和地球之間的太空很冷,而太陽照射地球卻會變熱?

色溫圖


瞭解了這些基礎知識後,我們就可以來討論太空為什麼會這麼冷了。我們知道在太空中是一片漆黑而又透明的接近真空的空間,漆黑是因為看不見光,透明是因為能看到它背後的星光。這表明太陽光幾乎並沒有被任何物質遮擋和吸收。在太空中幾乎沒有任何物質吸收太陽光輻射從而產生熱量,因此太空中是將接近絕對零度的,不過只要人或物體正對太陽,猛烈的太陽輻射就會很快把他(它)的向陽面加熱。

雖然太空處於超低溫,但由於沒有物質起到熱傳導的作用,所以人體即使暴露在太空中並背離太陽照射,熱量也不會快速散失。這是因為三種散熱方式中熱傳導和熱對流已經不可用了,只能通過熱輻射散發熱量。如果表面有水分暴露,倒是可以通過蒸發帶走熱量。


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地球地表的熱量主要都是來自於太陽光輻射,太陽光輻射主要為黑體輻射,其輻射的光譜波長主要與其表面溫度相關,而太陽的表面溫度約為絕對溫標6000K,在色溫裡屬於標準白光。因此,太陽光輻射絕大部分集中在可見光(所有波長的可見光合在一起就變成白光了)附近,包括人眼不能識別的紅外線和紫外線,更短和更長的波長佔比就很小了。


為什麼太陽和地球之間的太空很冷,而太陽照射地球卻會變熱?

色溫圖


瞭解了這些基礎知識後,我們就可以來討論太空為什麼會這麼冷了。我們知道在太空中是一片漆黑而又透明的接近真空的空間,漆黑是因為看不見光,透明是因為能看到它背後的星光。這表明太陽光幾乎並沒有被任何物質遮擋和吸收。在太空中幾乎沒有任何物質吸收太陽光輻射從而產生熱量,因此太空中是將接近絕對零度的,不過只要人或物體正對太陽,猛烈的太陽輻射就會很快把他(它)的向陽面加熱。

雖然太空處於超低溫,但由於沒有物質起到熱傳導的作用,所以人體即使暴露在太空中並背離太陽照射,熱量也不會快速散失。這是因為三種散熱方式中熱傳導和熱對流已經不可用了,只能通過熱輻射散發熱量。如果表面有水分暴露,倒是可以通過蒸發帶走熱量。


為什麼太陽和地球之間的太空很冷,而太陽照射地球卻會變熱?

太空人


​那麼太陽光照到地球呢?前面其實已經給出答案了,因為地球上有物質吸收了太陽光輻射,光的能量被轉化掉了。太陽光首先被地球的外層大氣攔截的是其中的短波輻射,主要是波長較短的紫外輻射,高能的紫外輻射使外層大氣電離,併產生高能的帶電粒子,熱實際上就是粒子的高速運動,所以這裡也稱為熱層,又叫暖層。雖然這裡的氣體溫度很高,但是由於空氣異常稀薄,因此如果人在這一層逗留,不是被熱死的,而是被凍死的……前提是你沒有被紫外輻射燒死……


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地球地表的熱量主要都是來自於太陽光輻射,太陽光輻射主要為黑體輻射,其輻射的光譜波長主要與其表面溫度相關,而太陽的表面溫度約為絕對溫標6000K,在色溫裡屬於標準白光。因此,太陽光輻射絕大部分集中在可見光(所有波長的可見光合在一起就變成白光了)附近,包括人眼不能識別的紅外線和紫外線,更短和更長的波長佔比就很小了。


為什麼太陽和地球之間的太空很冷,而太陽照射地球卻會變熱?

色溫圖


瞭解了這些基礎知識後,我們就可以來討論太空為什麼會這麼冷了。我們知道在太空中是一片漆黑而又透明的接近真空的空間,漆黑是因為看不見光,透明是因為能看到它背後的星光。這表明太陽光幾乎並沒有被任何物質遮擋和吸收。在太空中幾乎沒有任何物質吸收太陽光輻射從而產生熱量,因此太空中是將接近絕對零度的,不過只要人或物體正對太陽,猛烈的太陽輻射就會很快把他(它)的向陽面加熱。

雖然太空處於超低溫,但由於沒有物質起到熱傳導的作用,所以人體即使暴露在太空中並背離太陽照射,熱量也不會快速散失。這是因為三種散熱方式中熱傳導和熱對流已經不可用了,只能通過熱輻射散發熱量。如果表面有水分暴露,倒是可以通過蒸發帶走熱量。


為什麼太陽和地球之間的太空很冷,而太陽照射地球卻會變熱?

太空人


​那麼太陽光照到地球呢?前面其實已經給出答案了,因為地球上有物質吸收了太陽光輻射,光的能量被轉化掉了。太陽光首先被地球的外層大氣攔截的是其中的短波輻射,主要是波長較短的紫外輻射,高能的紫外輻射使外層大氣電離,併產生高能的帶電粒子,熱實際上就是粒子的高速運動,所以這裡也稱為熱層,又叫暖層。雖然這裡的氣體溫度很高,但是由於空氣異常稀薄,因此如果人在這一層逗留,不是被熱死的,而是被凍死的……前提是你沒有被紫外輻射燒死……


為什麼太陽和地球之間的太空很冷,而太陽照射地球卻會變熱?

大氣層分層


​好像寫得有點囉嗦了,還是儘快進入正題吧,地球之所以在太陽輻射下變熱,主要還是因為太陽光照射到地表和海洋,照射到海洋的部分被海水吸收了,我們先不說。而被地表吸收的地面將導致溫度上升,除了大量的可見光反射回太空而耗散掉以外,一部分以熱輻射的形似向外輻射,這部分熱輻射低於可見光波長,包括的紅外輻射和微波輻射,波長與地表的溫度有關。而這部分的波長的熱輻射會被大氣中的溫室氣體吸收而無法反射回太空,從而導致大氣升溫,結果就是即使到了晚上,也不會很冷。

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