太阳辐射强度 太阳能辐射强度计算

时间:2023-04-18 05:28/span> 作者:tiger 分类: 经验 浏览:488 评论:0

2022年的异常高温事件,使得不少人都觉得应该再请“后裔”出山来射太阳了,因为这温度已经让人难以忍受了。若是之后地球再继续升温,那人类未来大概就只能去太空中“纳凉”了,毕竟那里就像是个天然大冰箱。

2022年地球温度高的离谱

那么,为什么太空中已经有一个表面温度接近6000K,能隔着1.5亿公里的距离将地球晒得这么热的太阳,却依旧冰冷之至,温度接近绝对零度呢?今天咱俩就来聊一聊。

太阳为地球“加温”

太阳作为主序星,一直在发光发热,造福自己身边的行星们,算得上是“雨露均沾”。它不仅拥有着庞大的体积,还有着令人畏惧的超高温度。

而如果要对太阳进行研究,我们会将它层层剖开,研究每个结构的基本情况。根据目前主流的科学知识,太阳可以分为核心、辐射区、对流层、光球层、色球层和日冕层,且每个层级的温度都不一样,是一个“外冷内热”的恒星。

太阳可分为6层

当然,这里所说的“外冷”是相比起内部温度来决定的。因为太阳的核心温度高达15700000K,而太阳的表层温度却只有6000K左右,二者之间的差距还是相当大的。

若是咱们以正常的温度限值来划分,6000K其实也算得上是超高温度了。

那么,地球又到底是如何在太阳的帮助下变热的呢?首先我们需要明白,太阳表面可以维持这么高的温度,主要是因为它的内部一直都在做着“核聚变”

太阳核聚变原理

而我们的地核虽然也像是一个小小的核反应堆,但是和太阳比起来,还是差得远了,所以地球表面难以达到太阳表面的高温。

在这种情况下,地表温度想要上升,还需要依靠太阳的帮助。

而地球之所以可以变热,主要是因为我们的大气,大气当中有着充足的粒子。

一般来说,构成物质的原子和分子都会在运动之下产生动能,而这种动能也会被人们理解为是热能。那么,如何才能动起来获得“热量”呢?就要依靠太阳辐射了。

太阳辐射给地球提供热能

太阳辐射在穿过大气的时候,就会让其中的粒子开始疯狂震动,在这种情况下产生了热能,使地球的温度得以升高。

这也是为什么,火星明明看起来和地球差不多,但是表面却异常的寒冷。因为火星的大气实在是太稀薄了,不足以让太阳辐射转化为热能。

此外,需要注意的是,仅仅有充足的粒子以供加热还不够,为了能让热量留存在地球之内,大气的密度还要在一定限值内,这样才能让好不容易积攒的热气儿跑不出去。

地球大气层密度有限制

以目前地球的形势来说,咱们不是留不住温度,而是在排放了大量温室气体之后,让大气的保温作用变得太强了。在这种情况下,就导致全球变暖的趋势变得愈加严重。

说到这儿,大家应该明白了,其实“温室效应”从本质上来说,并不是只会带来坏处,当它适度的时候是可以造福星球,为行星表面留住温度的。而若是过头了,就会使气温飙升,金星就是最好的例子。

金星温度达到400多度

那么,为什么地球在太阳的烘烤之下都变热了,太空中的温度却显得很低呢?

为何太空接近绝对零度?

通过上文大气将太阳辐射转化为热能的描述,可以看出,想让温度上升,必须要有足够的粒子。而我们描述粒子分布的情况时,一般会用“密度”来说。

在我们看来,不论是大气还是空气的密度其实都不算高,但若你将它们拿去与空旷的太空相比,就会发现二者天差地别。因为太空几乎是真空的,它的物质密度非常低。

这样的话,本身少得可怜的粒子根本无法在太阳辐射的作用下疯狂的摩擦运动,没有摩擦运动,温度就难以升高。所以,太阳辐射穿越太空的时候,并未受到什么阻碍,也基本没被吸收。

太阳的辐射穿越太空基本不会被吸收

既然这样的话,太空不应该直接达到人类已知的最低温度“绝对零度”吗?为何它只是接近这一温度呢?

这主要是因为太空中的温度也经历了一个漫长的变化过程,在宇宙大爆炸之处,太空的温度远比现在高得多。如今虽已过了多年,但那场大爆炸所遗留的热辐射,依旧遍布在宇宙空间中,为物质密度较小的地方留下了一丝余温。

像咱们现在经常提到的宇宙微波背景辐射,其实指的就是这个温度,它大约是零下270.15摄氏度,而绝对零度的限值是273.15摄氏度,二者之间还是有一定差异的。

宇宙微波背景辐射

值得一提的是,幸好太空当中几乎是真空的,不然地球可能根本无法拥有现在的热度。因为若是空间中的物质很多,那么太阳辐射在穿过这里的时候就会被大量地吸收,最终到达地球时就所剩无几了。

而太阳辐射作为大气运动和地球光热能的主要来源,变少之后肯定会产生巨大的影响。

当然,目前地球接收到的太阳辐射能量其实也是很小的一部分,大约为总辐射能量的二十二亿分之一。所以在前文中才会说,太阳已经尽量做到“雨露均沾了”。

地球吸收的太阳辐射能量很少

总的来说,宇宙空间里和大部分的行星上都是比较寒冷的。这也是为什么宇航员们出舱的时候,总是要里三层、外三层,将自己包得像个粽子。

说到这里,有人可能会好奇,宇宙中会不会存在“完全真空”的地方呢?在那里温度能达到绝对零度吗?

宇宙中会有存在绝对零度的地方吗

宇宙中存在温度为绝对零度的地方吗?

以目前的研究结果来看,宇宙中并没有完全真空的地方,因为在宇宙中其实存在着人类难以看到的“暗物质”。在这种情况下,绝对零度自然就不可能存在了。

迄今为止,人类发现的宇宙中最冷的地方处在地球的5000光年以外,它的名字叫做旋镖星云,也叫回力棒星云。这家伙是老化恒星中的气体和尘埃组成的,温度大约为零下272摄氏度。

旋镖星云是宇宙最冷的地方

虽然对比绝对零度的零下273.15摄氏度,还差1.5摄氏度,但是已经算得上是极限了。毕竟绝对零度是理论上的最低温度,现实中人们不仅没有找到这种温度的地方,也未能在实验室中制造出它。

那么,为什么绝对零度在现实中不可达到呢?

这其实又回到了上文我们讲述地球为何变热的问题,温度的本质就是原子的运动。原子动得越快,摩擦的频率越高,产生的热量自然就越多。而想让温度逼近绝对零度,就得让它保持静止。

温度与原子的运动强度有关

根据德国物理学家普朗克得出的普朗克常数来看,一旦粒子保持静止,它的体积也会消失。在粒子都消失了的情况下,怎么可能继续进行实验呢?

所以人类现在的实验结果都只是在无限逼近绝对零度,想达到这个值,甚至低于这个值,是不太可能的。

绝对零度只存在于理论上

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