温度的本质是什么?物理学告诉我们,从宏观上来看,温度是用来形容物体冷热程度的物理量,而从微观上来讲,其本质就是微观粒子的运动程度。微观粒子的运动越剧烈,那么温度就越高。
既然如此,问题就产生了,为何太阳与地球之间的太空明明如此寒冷,但太阳光照射到地球后却还可以让人感受到温暖呢?其实在考虑这个问题时我们往往会忽略问题的本质,要知道太空中之所以温度低,并不是因为太阳光不温暖,而是因为太空是接近完全真空所导致的。
根据计算,太空中平均每立方厘米的空间里只有几个原子而已。这意味着太阳光在传播过程中,并不能将能量直接传导给其他的微观粒子。因此太空中几乎没有微观粒子产生剧烈的运动,而没有运动就不会产生热量,因此就很难体现出温度,所以太空中是非常寒冷的,不能给人温暖的感觉。
根据天文探测的结果,我们完全可以这么说,并不只有太阳和地球之间如此,整个宇宙里,太空中的温度都非常低。
那为什么我们在地球上能够感觉到阳光的温暖呢?那是因为地球上有足够多的物质,地表空间有足够多的分子和原子。当太阳光穿越了1.5亿公里的太空照射到地球上之后,会立马让地球上的分子和原子产生震动,于是地表环境开始慢慢变热。
地面变热后,会慢慢将热量传导给地面上方的空气中,热空气的密度较小,就会慢慢上升,上升的过程中就和更高的空气形成了对流,满满的更高的空气也被加热了。再加上大气层这个巨大厚重的保温层,地球就能够在这个接近绝对零度的太空中保持足够高的温度了。
我们知道,太阳系第二轨道上的金星和地球一样也拥有大气层,不过金星的大气层厚得多,而且金星的大气层主要是温室气体CO2,因此金星的大气压接近地球的一百倍。大量的二氧化碳使得金星的温室效应十分明显,因此金星的散热效果非常差,在阳光的照射下,金星的地表温度高达465摄氏度。
因此可以这么认为,大气层的成本对星球的表面温度有着很大的影响。比如火星就和金星完全不同,火星的的大气非常稀薄,保温效果非常差,基本上可以忽略不计。因此火星的地表温度白天时只有-5摄氏度,晚上更是会低到-87摄氏度。
月球则是一个完全没有大气层的星球,白天的月表温度能达到160摄氏度,而到了晚上则会低到-180摄氏度,昼夜温差高达300多度。
因此,在阳光的照射下,地球之所以足够温暖又不太冷,完全是因为有了大气层的过滤和保温效果。