太阳热量如何到达地球,为什么阴云密布时感受不到温暖

2021/10/12 10:22:59 来源:新浪科技 作者:匀琳 责编:在水

北京时间 10 月 12 日消息 太阳是光和热的至高来源。太阳的能量通过辐射到达地球。当有云层覆盖的时候,由于云层的隔离效果,太阳的温暖会急剧下降。

你是否曾经渴望像太阳一样耀眼,为你所爱的人带来温暖和舒适?太阳不仅是我们地球的主要能源,也是我们生活中希望和乐观的经典象征。太阳距离我们有数百万公里,但太阳却从未中断为我们提供光和热。太阳赐予的光和热,是地球生命的重要泉源。

想象你自己正沐浴在阳光下。缕缕阳光温暖着你的双脚,让你倍感惬意。突然,乌云盘旋在头顶,挡住了阳光。你无法再感受到柔和的暖阳。这时,你可能会问,太阳的热量既然能够穿越如此遥远的距离到达地球,却又为何被云层轻易地遮挡呢?

▲ 太阳辐射

要了解这些问题的科学答案,让我们从了解基础原理开始。热量从温度较高的物体流向温度较低的物体。这种热传递过程会持续发生,直至两个物体达到相同的温度,称为热平衡。

热传递有三种不同的机制:

1)传导

从微波炉中取出盘子的时候,你是否不小心烫到手?烫手的罪魁祸首就是热传导。

在这个过程中,热量以动能的形式从相互接触的高温区域传递到低温区域。这个过程不涉及分子从一个地方到另一个地方的实际运动,而只是被激动的分子将它们的能量传递给相邻的分子。这个过程会持续发生,直至两个区域达到相同的温度,没错,就是达到热平衡。

这是最简单的热传递形式,且主要发生在固体间。热传导也称为漫射。

▲ 热传导

例如,拿在手上的巧克力会融化,这是因为你手上的热量通过热传导传递给了巧克力,使得巧克力温度上升,进而融化。

2)对流

泡茶的时候,你是否观察过水杯中茶叶向上的移动?造成这种有趣现象的正是热对流。

在这个过程中,由于热流体和冷流体的密度不同,热量通过分子在整个流体(液体和气体)中的实际运动来传递。这种持续的分子流动在流体内形成一股气流。

当流体被加热时,靠近热源的分子获得能量并开始更快速地移动。由于这些分子被加热,密度降低,它们开始向上移动。更重、温度更低的分子则占据了快速向上移动的分子留下的空位,这个过程会持续进行。于是,一股气流在流体内形成。

▲ 对流过程

例如,陆风和海风形成于陆地和海洋之间的温差引起的对流;反过来,这些陆风和海风又会导致陆地和海洋上方空气的温差。

3)辐射

即使你没有坐在篝火附近,你也可以感受到篝火的温暖。在这种情况下,辐射有助于热传递。

在这个过程中,能量的传递是通过电磁波中的光子(能量包)来实现的。电磁波(如光、微波和红外辐射)的传播不需要介质。没有任何接触,你的身体也可以吸收电磁波。

太阳的热量如何能够穿越如此遥远的距离到达地球?

▲ 地球表面和大气之间的不同热传递机制

太阳的热量通过真空传播到我们的地球,这个现象就是辐射。太阳光到达地球大约需要 8 分 20 秒。当这种能量到达地球大气层时,热传导和热对流都将发挥重要作用,把太阳的热量分散到地球各处。

为什么阳光无法穿过乌云呢?

要回答这个问题,我们需要先了解“隔热”一词。

隔热是在冷热物体之间制造一个屏障以阻止热量传递的过程。有助于隔热的材料称为绝热体。热量无法通过绝热体流动,从而限制了热量的传递。

▲ 云层起到了隔热的作用

云层起到了隔热的作用,阻挡了来自太阳的热量。这就是为什么当云层覆盖的时候,你感受到不到温暖的阳光。云层的这种特性对于维持地球夜间的最佳温度至关重要。大气层周围的云层吸收了从地球表面逸出的热量,然后在夜间使我们保持温暖。

写在最后

几个世纪以来,人们一直把太阳当做神祇来敬拜。太阳是地球上生命的供养者。生命的维持离不开来自太阳的能量。这种能量由核聚变产生。在高温高压下,氢原子核融合形成一个氦原子,同时释放出大量光和热。

对日常现象和事件做一点点的科学探索可以让我们对周围环境有更深入的了解。所以,请不要停下学习的步伐!

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关键词:地球太阳热量

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