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太阳和地球之间的宇宙那么冷,热量是怎么传到地球的?

 大隆龙 2017-08-28

太阳主要是通过电磁波辐射加热了地球表面,其中包括可以被我们看到的可见光波段的电磁波。


我们认为在地球上所感觉到的热量的传播是通过气体、液体、固体甚至包括等离子体等物质进行热传导而传播的,比如烧水做饭、气温高导致人体感觉很热,但也有一些地球上发生的并不是通过热传导传播热量的,而是直接通过辐射加热的,比如浴霸,还有舞台上的射灯,直接照射人体时感觉非常热,还有反射型太阳能发电站、放大镜聚光烧死蚂蚁等等都是通过光辐射直接加热物体的,夏天的正午时分,太阳把皮肤晒得很烫,你可以直接感受到这个过程。
而我们的太阳就是主要通过电磁波辐射加热地球表面的,次要是通过热传导,太阳到地球之间的太空没有大气,但是太阳会喷发一些高能粒子,高能粒子可以通过热传导加热地球,只是这部分作用占比非常非常小。

什么是热量?热量是物体传递内能的多少的物理量。

什么是物体的内能?内能包括分子势能和分子动能。

什么是热能?热能就是粒子做无规则运动的动能之和。

什么是温度?是物体的平均分子动能的度量。


电磁波辐射加热是一个什么过程呢?


太阳无时无刻不在进行着核聚变,由于太阳内有各种不同的粒子,有各种不同的核聚变,这个过程会发射出各种不同波长的电磁波,包括γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线等等,而这些电磁波从太阳开始传播,在8分多钟后就会传播到地球的距离,被地球挡住的那部分电磁波,被地球大气层、大海、陆地表面的分子接收,光能转化为物质的内能。


那么除了电磁波还有什么会从太阳传输到地球吗?当然有,那就是高能粒子,高能粒子是由于太阳的剧烈活动导致的物质喷发出来的,这些高能粒子与大气层粒子相撞、反应,产生电磁辐射,只不过受地球磁场影响,高能粒子的运动方向都被偏转向两极,而里面包括可见光的那部分电磁波辐射被我们看到,这就是极光。这个过程一样会加热大气层。

那么热传导加热是一个什么过程呢?

第一种热传导形式:当一个粒子接收到电磁辐射导致内能增加,他也会发射电磁辐射去导致周围的粒子内能增加,自己的内能重新回复到过去,使粒子更稳定的较低的能量状态,这种形式只是近距离的电磁波辐射加热而已(白天时我们看到天空不是黑色的而是蓝色或者白色的,就是大气分子收到太阳的电磁波辐射又发出电磁波辐射的原因);

第二种热传导形式:当这个粒子受到电磁相互作用力等外力作用,导致内能增加之后,他也会通过电磁相互作用力将自己的内能传递出去,去增加其他周围分子的内能,降低自己的内能回复到过去更稳定的状态,这样就形成了热传导(热量的传播不一定引起分子动能改变,也可以只改变分子势能,比如零度的冰变成了零度的水)。

说到这里有人会问,那太阳一直在加热地球,为什么地球温度没有一直升高呢?有以下原因:

1、因为地球本身也在向外辐射电磁波,这个过程会带走一部分能量,在月球上能观察到地球就是因为月球接收到的地球传播出来的电磁波辐射的可见光波段;

2、因为地球有蓝藻、植物等会利用光合作用固碳的生物,固碳过程储存了能量,将原本的二氧化碳和水变成了氧气和葡萄糖,这个过程提高了氧化性和还原性,就是提高了化学能,那么根据能量守恒,这些提高的化学能是由谁转化来的呢?就是我们地球从太阳那里接收到的光能,所以光合作用降低了气温,然后,由于二氧化碳是温室气体,二氧化碳减少也会导致地球温度下降和温差的增加(而由于人类对于植物、煤炭、石油天然气的燃烧已经增加了大气中的二氧化碳含量,但大气中二氧化碳含量的提升会带来蓝藻、植物的增殖和固碳量的提升,但人类的砍伐又限制了植物的增殖,加上核能的利用,必将带来地球气温的升高);

3、地球内部的活动也会影响地球表面的温度,如果地球内部活动有减弱,就会带来地球表面温度的下降,只是这个影响的程度不同,最严重的程度的就是会使地球进入冰川期。

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