地球之所以能成为目前太阳系内,唯一一颗适合人类生存居住的星球,很大一部分原因要归功于合适的温度。地球自身的温度,主要来源于1.5亿公里外的太阳,然而在太阳隔着1.5亿公里加热地球的情况下,地球所在的太空,温度却还是接近绝对零度的水平,宇航员们舱外作业时,仍需换上数百公斤的舱外宇航服才行。
1、究竟是什么原因导致了,地球热而太空冷呢?
我们先要搞清楚"温度"究竟是什么。在物理学中,温度是由分子运动产生的,而人类感觉到的温度,是由大量空气分子运动给人的一种宏观感受,因此产生温度的前提就是"气体分子",而太空中几乎没有气体分子,所以太阳辐射能量,飞行1.5亿公里来到地球的路上,根本无法加热太空。
地球能够拥有适宜的温度,大气层功不可没,它的存在不但锁住了地球的热量流失,还吸收了绝大部分太阳热辐射,受热运动的气体分子又通过热传导的方式,将热量传递到了地表,最终形成了合适的地球温度。
2、为何我们能感受到光和热?
首先,之所以能感受到光,是因为有光子进入你的眼睛,这个大家都容易理解。
其次,为什么光照会感到热?记得中学学过的三种传热方式么——热传导、热对流、热辐射,而我们的太阳光就是属于热辐射,光线照射后,人体吸收光子能量,导致内部粒子平均动能增大(也就是运动剧烈程度上升),因此温度上升
3、为何太空是黑暗和寒冷的?
首先,黑暗是因为太空中几乎没有物质,因此光线传播不会被反射或者散射,所以你只能看到面对你方向来的光线。
其次,寒冷这个问题在开头已经说过。需要有个物体给光去照射,才会产生物体温度,当然了在太空中迎光面和背阴面温差会相差很大,比如人造卫星,要承受几百度的温差。
4、严格意义上来说,外太空并不是绝对寒冷。
因为外太空虽然没有气体分子,但每立方厘米空间还是有若干个原子的,这些原子也会受到太阳辐射影响而发生热运动,进而产生热量和温度,但人类是绝对无法感受到这几个原子热运动带来的"温度"的。
卫星和空间站,以及舱外活动的宇航员们,本身都是由原子构成的,因此它(他)们受太阳直射的一面,其温度是非常高的,而背向太阳的一面则接近绝对零度,这也是为什么太空设备材料,都要求耐高温和低温的原因。
太阳发出的光经过太空,太空是真空环境,太阳光没有损失能量,所以太空是寒冷的。太阳光到了地球,首先被大气吸收,大气储存了能量,然后向地面以电磁波的形式辐射能量。地面上的物体和人吸收了太阳光以及各种物体又辐射出的能量,所以在地面上能感觉到热。