我们能感觉到高山边缘的热气。它的边缘发生了什么?
地球和太阳之间的距离
战国时期著名的思想家列子写了一篇文章,被收入《列子唐雯》。这篇短文是《两个孩子辩论的日子》。从此以后,人们在日常生活中就觉得不能用冷热来判断物体与太阳的距离。“太阳初升如车罩大,午升如皿。”说明一天开始的时候太阳离地面很近,但是已经到了。当然,在同一天,无论是早上还是中午,地球到太阳的距离都是一样的。“日出大如车罩,午如碗”的说法,来源于一种视觉错觉。一天开始,太阳在地平线上,地面有悬崖、树枝、建筑物作为参照物,比较大,比较近。到了中午,就比较近了。
太阳
同时,古代的人们还发现,海拔越高,离太阳越近,但并不热。唐诗中有“四月,平原万物花开,高山古寺桃花正盛”的说法。这首诗的意思是,到了四月(指现在的农历四月),平原上的花已经枯萎了。
后来随着现代天文学和物理学的发展,人们发现地球在一年中确实有些时候离太阳很近,有些时候离太阳很远,因为在太阳系中,行星围绕太阳旋转,一般都是椭圆轨道,椭圆上的每一点都离椭圆的中心很远。
冬季至日是二十四节气之一。冬天的至日,阳光直射南回归线,北半球白天最短,黑夜最长。同时,在北极圈内,冬季的至日没有太阳,这被称为极夜。但是,我们会发现一个奇怪的现象。在冬季的至日,地球在近日点附近,但在冬季的至日周围,它是北半球一年中最冷的。
每年5438年6月+10月地球离太阳最近。地球在近日点时,距离太阳约1047100000公里。每年7月,地球距离太阳最远,位于近日点附近。此时,地球与太阳的距离约为10005210000公里。地球和月球之间的平均距离超过38万公里。
地球
我们在地面上也能感觉到。并不是离太阳越近温度越高,而是海拔越高温度越低。每海拔1000米,气温下降6℃。
众所周知,太阳和地球之间有一个空间。太空基本上可以视为真空环境。真空的特点是不导热,不传声。那么,太阳的热量是如何传到地球的呢?热量传播有三种方式,传导、对流、热辐射,需要介质,热辐射不需要介质。任何物体的温度只要高于0K,即-273.15℃,就会释放热辐射,这也是真空环境下热量传播的唯一途径。因此,太阳的热量通过热辐射传递到地球。一般来说,太阳释放的电磁波是传到地球的。当它与地球上的物体碰撞时,它被转换成热量。太阳释放的电磁波几乎包括了所有光谱的电磁波。可见光、红外光、紫外光等等都可以看作是一种电磁波。
通过望远镜看到的太阳
因为太阳不直接通过介质向地球传递热量,所以地球与太阳的距离不会直接影响地球上的温度。在冬季的至日,当地球接近近日点时,北半球的温度较低,而在夏季的至日,当地球接近近日点时,北半球的温度较高。造成这种现象的原因在于太阳高度角的大小。当太阳高度角为90°时,地球上的物体接收太阳辐射。太阳高度角越小,接收的辐射越少。在冬季至日,北半球所有地方中午的太阳高度角是一年中最小的。相反,在夏季至日,北半球所有地方的正午太阳高度角是一年中最大的。
当然,你从太阳接收到多少热量都需要保暖。上海地球高的地方,大气薄,热量容易散失,海拔低的地方,大气厚,热量不易散失。大气温度的根本来源是太阳辐射,但直接来源是来自地面的长波辐射。在太阳的照射下,地球表面产生热量,然后以长波辐射的形式传输到大气中。空气稀薄的地方,从地面接收的长波辐射较少。同时,大气对地面也有逆辐射。在高海拔地区,空气稀薄,云少,因此对地面的逆辐射较少。简而言之,在对流层,大气密度越高,温度越高,反之亦然。
地球大气层自下而上分为对流层、平流层、中间层、热层和逃逸层。温度最高的其实是热层和逃逸层,国际空间站运行在热层上面,距离地面300多公里。
电离层(位于热层)和平流层,有些地方温度高达2000℃到2500℃,但你在这里感受不到温暖。如果在这里放一个温度计测量温度,会显示零下,因为电离层和平流层的大气分子距离太远,运动速度快,所以虽然温度高,但是没有热量。
地球上的高层大气温度高达2000℃至2500℃,但并不意味着地球不适合人类居住,也不意味着航天器不能穿过电离层和中间层返回地面。太阳表面的温度是多少?太阳表面的温度是6000℃,那么是否意味着太阳也可以着陆呢?太阳的大气层中会有适合生命生存的环境吗?其实是有可能的!
从大气到地核的太阳温度变化
我们一般认为太阳发光发热的原因是核聚变,但这在学术界是有争议的。目前,还没有航天器飞跃到太阳附近进行实际测量。离太阳最近的航天器是美国的帕克太阳探测器,现在距离太阳表面约2400万公里。
帕克太阳探测器
如果太阳真的在进行核聚变,那么中心的温度肯定会高于表面温度,太阳核心的温度可能高达15万℃。因此,在太阳上着陆是不可能的。地球上熔点最高的金属是钨,钨的熔点是3415℃。就算把钨当航天器用,也会在太阳表面烤。
但是如果太阳没有发生核聚变,那么这就意味着有可能在太阳上着陆。
瑞典物理学家汉尼斯·阿尔芬提出了“等离子体宇宙学”的观点。汉斯·阿尔芬在等离子体物理方面取得了巨大的成就。1970获得诺贝尔物理学奖。
汉尼斯·阿尔文
汉尼斯·阿尔芬认为太阳是一个等离子体宇宙,宇宙中的物质分为固态、气态、液态和等离子体四种形态。我们看到的闪电是等离子体,电弧也是等离子体。很有可能是因为电弧的缘故,太阳发光发热。地球上闪电发光发热的原因是电弧放电。闪电的光并不直接来自太阳。一般来说,是地球内部云与云之间的相互作用造成的。
地球上的闪电
挪威物理学家克里斯汀·贝克兰首先提出了贝克兰流理论。根据等离子体宇宙学,在整个宇宙和地球附近都存在贝克兰流。贝克兰通过研究地球高纬度附近电离层的电流发现了它。当它在宇宙中流动时,遇到高密度的天体或物质就会增强。
克里斯汀·巴克兰
太阳是太阳系最大的天体,密度很高,这里的电流特别强。地球的高海拔和地球附近也充满了电流。因为太阳是恒星,而且非常大,当电流经过太阳时,会产生很强的电场。太阳的核心与太阳附近的空间被太阳大气隔开,太阳大气是不导电的。当强电场穿过绝缘体时,会引起电击穿,产生连续的等离子体。
根据等离子体宇宙,如果地球和太阳一样大,地球也会变成一个弧形,然后会发光变成恒星。
地球大气层的最顶层
地球高空有很强的电流,地球大气层中有电离层,电离层的温度会达到2000℃,但实际上这里没有热量,飞船可以通过电离层返回地面,而在地球大气层以下,也非常适合人类居住。然后同理,太阳附近有一股很强的电流,太阳大气层的温度达到一百万摄氏度。但是,如果真的到了太阳,会被烤吗?会不会是温度几百万摄氏度,但实际用温度计测出来,没那么高?从太阳的大气层到太阳的核心,太阳核心表面有没有适合生命存在的环境?如果等离子体宇宙学的观点是正确的,那么这一切都是可能的。
所以宇宙的奥秘是无限的,我们现在对宇宙的认识还不深。我们离太阳近就一定热吗?这个问题从春秋战国时期就一直困扰着人类。到现在,还是没有一个确定的答案。或许,离太阳越近,就越不热,人类有可能登陆太阳。