《同樣在接受太陽光的照射,為什麼太空那麼冷,地球上那麼溫暖?》 寰宇科學新觀察科學達人,優質創作者本文參加百家號 #科學了不起# 系列征文賽。你可能已經知道這兩個事實:宇宙空間是非常寒冷的,目前天文學家們能探測到宇宙空間中最低溫度是零下273.12攝氏度,非常接近絕對零度(-273.15攝氏度)。高海拔地區比低海拔地區冷,從海平面開始海拔每上升100米,平均溫度就會降低0.6攝氏度。 那麼問題來了,國際空間站所在的太空空間與太陽的距離,比地球表面近,更接近太陽,為什麼那裏那麼寒冷?高海拔地區同樣跟接近太陽,獲得更多的陽光照射,為什麼比低海拔地區冷?要回答這兩個問題,我們首先需要了解太陽光是如何讓地球變溫暖的。當太陽光到達地球的時候,其中的紅外波長的輻射會被地球吸收,地球會被加熱,就像烤箱中的蛋糕被加熱管加熱一樣。但這些熱量是會很快散失的,地球需要一個保溫層——那就是大氣層。地球在吸收太陽的熱量後,同樣會以紅外輻射的形式散發熱量(這些輻射的波長比太陽光長),這些紅外輻射不會全部進入宇宙空間,有很大一部分會被大氣層吸收。大氣層中的一些溫室氣體對來自太陽的輻射有很好的“通透性”,但是對地球散發到太空的輻射卻有很好的“阻擋性”,這就讓來自太陽的熱量“易進難出”,也就是我們常說的溫室效應。 如今我們的地球正在經曆“全球變暖”事件,正是因為大氣層中的二氧化碳等溫室氣體太多了,導致地球很難散熱,最終對地球的氣候造成很嚴重的影響。而了解了大氣層的溫室效應,我們就能解釋為什麼太空空間明明離太陽更近,反而更冷了。因為處於宇宙空間的物體,雖然獲得的太陽光更強烈,更多,但它們獲得的熱量沒能得到保留,會很快散失,因此宇宙空間非常寒冷。曾經有科學家計算過,如果地球失去了大氣層,那麼地表的最低溫度可能會低於零下100攝氏度(可以參考月球)。 而對於高海拔地區比低海拔地區冷這個問題,我們還要考慮分子的平均動能與溫度的關系。有人可能會說,高海拔地區空氣稀薄,溫室效應的效果低,所以高海拔地區更冷,但這只答對了一半。實際上,空氣中的熱力傳導主要依靠空氣分子,低海拔地區的環境中的空氣分子更多,分子間碰撞的頻率更高,分子平均動能更大,熱力傳導的效率更高,因此低海拔地區環境的溫度更高。 這麼說來,上太空執行任務的宇航員只需要防寒,不需要“防熱”嗎?這麼說可不對,宇航員在太空中同樣會遭到太陽的暴曬,而且接受輻射的強度比地球上的人們高非常多。如果宇航服只能防寒的話,那麼當宇航員飛到地球朝向太陽那一面的上空時,宇航服內的溫度可能會迅速上升到100攝氏度以上。宇航員可能會在高溫下失去生命。 太空飛船上溫度變化是天差地別的,當飛船飛到地球朝向太陽那一面上空時,飛船的某個部分如果得不到散熱的話,溫度會上升到100攝氏度以上。而當飛船飛到地球的陰影之下時,飛船的溫度會下降到零下100攝氏度。俄羅斯宇航員帕達爾卡就曾經表示自己經曆過零下100攝氏度的極寒,也經曆過100攝氏度的高溫。如果你要問如果一個宇航員如果外太空脫下宇航服,他是怎麼死的?答案可能有三個:缺氧、被凍死、被熱死。可見一套具備溫度調節系統,既能防寒又能隔熱的宇航服,對宇航員的生命保障來說是多麼重要。 總結地球表面之所以比太空溫暖,是因為地球有大氣層,可以形成溫室效應,為地球保溫,宇宙空間中的物體雖然接受的太陽輻射更多,但散熱太快,沒得到保溫,因此宇宙空間非常寒冷。高海拔地區之所以比低海拔地區冷,是因為低海拔地區環境中的空氣分子密度更高,分子平均動能更高,熱傳導效率更高。 《同樣在接受太陽光的照射,為什麼太空那麼冷,地球上那麼溫暖?》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 小編的世界 e4to.com,請記得按讚、收藏及分享!
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同樣在接受太陽光的照射,為什麼太空那麼冷,地球上那麼溫暖?
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