太陽熱量如何到達地球?為什麼陰雲密布時感受不到溫暖?

10月12日消息,太陽是光和熱的至高來源。太陽的能量通過輻射到達地球。當有雲層覆蓋的時候,由於雲層的隔離效果,太陽的溫暖會急劇下降。你是否曾經渴望像太陽一樣耀眼,為你所愛的人帶來溫暖和舒適?太陽不僅是我們地球的主要能源,也是我們生活中希望和樂觀的經典象徵。

太陽距離我們有數百萬公里,但太陽卻從未中斷為我們提供光和熱。太陽賜予的光和熱,是地球生命的重要泉源。

想像你自己正沐浴在陽光下。縷縷陽光溫暖著你的雙腳,讓你倍感愜意。突然,烏雲盤旋在頭頂,擋住了陽光。你無法再感受到柔和的暖陽。這時,你可能會問,太陽的熱量既然能夠穿越如此遙遠的距離到達地球,卻又為何被雲層輕易地遮擋呢?

太陽熱量如何到達地球?為什麼陰雲密布時感受不到溫暖?

太陽輻射

要了解這些問題的科學答案,讓我們從了解基礎原理開始。熱量從溫度較高的物體流向溫度較低的物體。這種熱傳遞過程會持續發生,直至兩個物體達到相同的溫度,稱為熱平衡。

熱傳遞有三種不同的機制:

1)傳導

從微波爐中取出盤子的時候,你是否不小心燙到手?燙手的罪魁禍首就是熱傳導。

在這個過程中,熱量以動能的形式從相互接觸的高溫區域傳遞到低溫區域。這個過程不涉及分子從一個地方到另一個地方的實際運動,而只是被激動的分子將它們的能量傳遞給相鄰的分子。這個過程會持續發生,直至兩個區域達到相同的溫度,沒錯,就是達到熱平衡。

這是最簡單的熱傳遞形式,且主要發生在固體間。熱傳導也稱為漫射。

太陽熱量如何到達地球?為什麼陰雲密布時感受不到溫暖?

熱傳導

例如,拿在手上的巧克力會融化,這是因為你手上的熱量通過熱傳導傳遞給了巧克力,使得巧克力溫度上升,進而融化。

2)對流

泡茶的時候,你是否觀察過水杯中茶葉向上的移動?造成這種有趣現象的正是熱對流。

在這個過程中,由於熱流體和冷流體的密度不同,熱量通過分子在整個流體(液體和氣體)中的實際運動來傳遞。這種持續的分子流動在流體內形成一股氣流。

當流體被加熱時,靠近熱源的分子獲得能量並開始更快速地移動。由於這些分子被加熱,密度降低,它們開始向上移動。更重、溫度更低的分子則占據了快速向上移動的分子留下的空位,這個過程會持續進行。於是,一股氣流在流體內形成。

太陽熱量如何到達地球?為什麼陰雲密布時感受不到溫暖?

對流過程

例如,陸風和海風形成於陸地和海洋之間的溫差引起的對流;反過來,這些陸風和海風又會導致陸地和海洋上方空氣的溫差。

3)輻射

即使你沒有坐在篝火附近,你也可以感受到篝火的溫暖。在這種情況下,輻射有助於熱傳遞。

在這個過程中,能量的傳遞是通過電磁波中的光子(能量包)來實現的。電磁波(如光、微波和紅外輻射)的傳播不需要介質。沒有任何接觸,你的身體也可以吸收電磁波。

太陽的熱量如何能夠穿越如此遙遠的距離到達地球?

太陽熱量如何到達地球?為什麼陰雲密布時感受不到溫暖?

地球表面和大氣之間的不同熱傳遞機制

太陽的熱量通過真空傳播到我們的地球,這個現象就是輻射。太陽光到達地球大約需要8分20秒。當這種能量到達地球大氣層時,熱傳導和熱對流都將發揮重要作用,把太陽的熱量分散到地球各處。

為什麼陽光無法穿過烏雲呢?

要回答這個問題,我們需要先了解「隔熱」一詞。

隔熱是在冷熱物體之間製造一個屏障以阻止熱量傳遞的過程。有助於隔熱的材料稱為絕熱體。熱量無法通過絕熱體流動,從而限制了熱量的傳遞。

太陽熱量如何到達地球?為什麼陰雲密布時感受不到溫暖?

雲層起到了隔熱的作用

雲層起到了隔熱的作用,阻擋了來自太陽的熱量。這就是為什麼當雲層覆蓋的時候,你感受到不到溫暖的陽光。雲層的這種特性對於維持地球夜間的最佳溫度至關重要。大氣層周圍的雲層吸收了從地球表面逸出的熱量,然後在夜間使我們保持溫暖。

寫在最後

幾個世紀以來,人們一直把太陽當做神祇來敬拜。太陽是地球上生命的供養者。生命的維持離不開來自太陽的能量。這種能量由核聚變產生。在高溫高壓下,氫原子核融合形成一個氦原子,同時釋放出大量光和熱。

對日常現象和事件做一點點的科學探索可以讓我們對周圍環境有更深入的了解。所以,請不要停下學習的步伐!

來源:cnBeta