其實(shí)題目本身已經(jīng)給出了答案。光要想加熱物體,需要和物質(zhì)發(fā)生相互作用,也就是題目里面說(shuō)的“太陽(yáng)光到達(dá)地球能感覺(jué)到光和熱”。 太空中的環(huán)境接近真空,真空的意思是同樣的體積內(nèi)沒(méi)有多少物質(zhì),也就沒(méi)有多少加熱,絕大部分太陽(yáng)光只是”經(jīng)過(guò)“太空,所以就給人一種空曠寒冷的感覺(jué)。 不過(guò),如果放一大塊板子在太空中,當(dāng)太陽(yáng)光“到達(dá)”,被擋住沒(méi)法“經(jīng)過(guò)”也太不好“返回”的時(shí)候,就會(huì)加熱這塊板子。 月球表面沒(méi)有大氣,也可以看成是太空。如果把前面的板子換成月球表面,就可以解釋為啥月球上白天(被太陽(yáng)曬到)的溫度可以達(dá)到近兩百度。 我們平時(shí)在路上看到對(duì)面來(lái)的人,會(huì)根據(jù)和對(duì)方的關(guān)系而做出不同的行動(dòng)。完全不認(rèn)識(shí)的就直接走過(guò)去,認(rèn)識(shí)又不打算現(xiàn)在聊天的就打個(gè)招呼再走過(guò)去,認(rèn)識(shí)又有事情想聊的就站住慢慢聊。 類似的,光和物質(zhì)相遇的時(shí)候,什么時(shí)候“經(jīng)過(guò)”,什么時(shí)候“到達(dá)”,什么時(shí)候“返回”,取決于光和物質(zhì)的“關(guān)系”如何(發(fā)生什么樣的相互作用)。有時(shí)候光會(huì)“經(jīng)過(guò)”物質(zhì),有時(shí)候光會(huì)“返回”,有時(shí)候光會(huì)“到達(dá)”并加熱物質(zhì)(引號(hào)表示這些說(shuō)法主要是比喻,并不是嚴(yán)格的科學(xué)解釋)。 太陽(yáng)光是電磁波,光的這種加熱方式叫輻射,光又叫做電磁輻射。 除了輻射以外,還有兩種加熱方式,分別叫傳導(dǎo)和對(duì)流。燒水的時(shí)候,從側(cè)面可以看到爐火很明亮,而且能感覺(jué)到熱度,這就是輻射(Radiation)加熱。 燒開了的水在鍋里咕嘟咕嘟地翻滾就是對(duì)流(Convection)在起作用,對(duì)流的時(shí)候物質(zhì)會(huì)有運(yùn)動(dòng),比如鍋底的水溫度高,會(huì)向上運(yùn)動(dòng),把熱量帶到上層,冷卻之后又向下運(yùn)動(dòng),這樣一運(yùn)動(dòng)起來(lái),水就在鍋里不停的翻滾了。 ↓三種熱傳遞機(jī)制的示意圖,圖自培生教育、richhoffmanclass↓ 如果拿鍋的時(shí)候不小心碰到了鍋邊,被燙了一下,這種”碰到被燙到“就是傳導(dǎo)(Conduction)在搗亂,傳導(dǎo)不像對(duì)流那樣有翻滾運(yùn)動(dòng),所以碰了一下之后,不會(huì)發(fā)生混合,手還是手,鍋還是鍋。 現(xiàn)在我們把三種方式都算進(jìn)來(lái),看一看光從太陽(yáng)到地球都做了什么。太陽(yáng)光從太陽(yáng)上發(fā)出,經(jīng)過(guò)茫茫太空,只會(huì)有非常非常小的輻射加熱,所以那旮旯的太空雖然離太陽(yáng)近,反而很冷。 ↓地球的能量預(yù)算示意圖,可以看到地表吸收的太陽(yáng)輻射比大氣吸收的要多,圖自NASA↓ 然后太陽(yáng)光就來(lái)地球了,陽(yáng)光穿過(guò)地球大氣的時(shí)候,會(huì)有一小部分的輻射加熱,還有一部分被反射回太空,剩下的陽(yáng)光主力會(huì)到達(dá)地面,給地面加熱。 接下來(lái)地面再通過(guò)傳導(dǎo)給靠近地面的空氣加熱,靠近地面的空氣接過(guò)加熱的接力棒,用傳導(dǎo)和對(duì)流給更高處的空氣加熱,所以夏天有時(shí)候地面熱得可以攤雞蛋,往高處氣溫則變低。 通常來(lái)說(shuō),地球上海拔每升高100米,氣溫下降0.6度,所以海拔兩千米的山頂會(huì)可能比山下溫度低12度。有句詩(shī)叫“人間四月芳菲盡,山寺桃花始盛開”。山下如果是35度的大熱天,山頂可能是23度左右的宜人溫度,所以有人會(huì)跑去山上避暑。 如果一直往高走,到了浩瀚太空,則可以體驗(yàn)零下兩百多度的極端“涼爽”。感謝您的閱讀,歡迎分享和關(guān)注。 如果您喜歡,請(qǐng)點(diǎn)贊多支持。 如果您有感想,請(qǐng)留言多指教。 |
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