宇宙真的非常冷吗?为什么太阳光到达地球后会变热?
地球是人类生存了数百万年的家园,是一颗美丽的生命星球。地球之所以能够成为生命星球,有一个非常重要的条件,那就是有着适宜的温度。
正是由于地球有了适宜的温度,才有温暖的生态环境,有丰富的液态水,才具备了生命的温床,从而诞生了早期的生命。也正是由于有着适宜的温度,生命才能够不断进化演化,并最终诞生人类。
由此可见,适宜的温度对于生命的生存和发展是非常重要的,而我们都知道,地球之所以有适宜的温度是由太阳光带来的。在人类没有走出地球之前,我们对地球之外的世界基本一无所知,不知道那里是一个什么样的环境。
直到人类在科技的帮助下,走出地球之后,我们才第一次直面宇宙,那个时候我们也明白了,原来宇宙的环境跟地球有着巨大的不同,最明显的就是太空是一个基本接近真空的环境。而且宇宙的背景辐射温度非常寒冷,接近绝对零度。
可能很多人觉得,太空的温度接近绝对零度,那不是冷到极致了?如何低的温度,人造卫星,宇航员能够在太空中安全吗?事实上,人们对太空的温度概念有一个误解,认为背景辐射温度接近绝对零度,太空的环境温度就非常低。
这种认知其实是不完全正确的,宇宙真的非常冷吗?为什么太阳光到达地球后会变热?要揭开这个谜团,首先我们要对温度的变化本质有一个基本的了解。在人类走进微观领域的探索道路之后,有关温度的奥秘也揭开了一部分。
温度之所以有高低的宏观变化,那是因为分子的热运动在加剧和降低。当分子的热运动不断增强的时候,温度就会不断升高,反之,当分子的热运动不断减弱的时候,温度也就会不断降低。之所以会有绝对零度这个极限低温,就是因为分子的减弱程度极限是静止不动。
从温度变化的本质,我们可以了解到。温度想要有升高和降低的变化,首先必须要有大量的分子,如果没有大量的分子,自然也就不存在分子的运动了。我们都知道,太空的环境跟地球完全不同,那是一个接近真空的环境,所谓的真空环境就是没有分子,原子活动的环境。
虽然宇宙不是一个完全真空的环境,但是分子,原子的密度却是非常非常低,根据天文望远镜的观测,宇宙的真实密度非常接近于一立方米只有一个氢原子的状态。所以,太空其实是非常非常地空,几乎接近于真空。
太空这种接近于真空的状态,分子,原子的密度非常非常之低,那么温度的高低变化能够在这样的环境中明显体现出来吗?答案是不能。实际上,太空并不能明显地体现出温度来,也就是说,如果有个人在太空中没宇航服,那他其实不会被冻死,而是因为压强太低,导致体液沸腾而死,或者是因为压强太低,导致肺功能障碍而死(也就是憋死)。因此,太空并不是冷到不行,而是很难显现出温度来。
当太阳表面的光跨越1.496亿公里到达地球的过程中,由于宇宙的密度实在太低,这个时候温度很难被体现出来。太阳光可以在宇宙空间中畅通前行,很少能撞到分子和原子,让其热运动加剧,所以宇宙中的太阳光基本是没有温度的概率。
可能有人会说了,宇航员在宇宙中如果直面太阳照射,也会被严重烫伤,这是怎么回事?其实这种情况跟人体有很大的关系。宇宙环境是接近真空的状态,太阳光自然是体现不出温度,可是一旦接近人体,那情况就不同了。因为人体本身就是大量粒子聚合体,由着大量的细胞分子组成。太阳光照射人体,会引发人体的分子运动加剧,自然温度就会快速升高,就会烫伤我们。
虽然太空的分子原子密度非常低,可是地球的物质密度就非常非常大了,分子,原子的数量也非常非常多。当太阳光到达地球之后,就可以让地球的分子热运动加剧,反映到宏观上,就是地球会变热。
同时地球还有一个复杂的生态环境结构,这些热量不会快速消散,而是通过大气层和表面液态水等将热量锁住。同时地球通过热对流,热辐射和热传导等模式,将太阳传递过来的热量进行分散到地球的各个角落,让地球成为一个温暖的星球。
地球大自然锁住热量主要通过两种方法,一种是依靠厚厚的大气层锁住一部分热量,另一种就是通过地球表面大量的水,我们都知道水的比热容很大,水也可以锁住大量的热量。基于这两点因素,所以地球的昼夜温差并不大。
正常情况之外,如果地球的锁定热量方式能够依靠大自然的天然方式进行,那地球的温度自然不会发生太明显的变化,因为大自然本身就具备自我调节能力,它可以根据生命的需求来进行温度的调节,以实现更和谐的稳定局面,让生态环境更加美好。
可是当人类走进科技时代,大量工业出现之后,地球的热量锁定模式也发生了重大变化,在原来大气层和表面水锁定的模式之上,又注入了新的锁定模式。即使是大气层锁定的热量也越来越多,原因就是工业带来的大量二氧化碳排放到大气中,增加了大气二氧化碳的含量,从而加剧了温室效应。
在科技时代的今天,城镇化的快速发展也是一个重要的锁定热量方式,在人类没有走进科技时代之前,城市储存热量的效果是非常弱的。可是当人类走进时代之后,这种情况就改变了,城市的锁定热量越来越明显,原因就是各种工业材料的大量使用,比如水泥,沙子,各种保暖材料等。
大量工业材料加入了城市的建设当中,让城市成为了一个巨大的储能装置,大量的热量进入城市之中,很难有效散热,从而让地球表面成为了一个烤箱,上面有大气层热量,下面有地表城市散发的执量。在这种上下温度的作用下,地球的温度也在不断上升。
正是由于地球锁定热量的方式多了一种城镇化的模式,所以地球的温度在未来也很难降下去。即使我们加强环保措施,也只是让地球的空气变得更清新一些,但是对于地球温度的上升趋势很难做出改变,这一切都跟人类科技的快速发展有很大的关系。除非人类放弃城镇化,再次回归到古代农村模式,显然这是不可能的。
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