科学探索|太阳热量如何到达地球?为什么阴云密布时感受不到温暖?

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?
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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
【科学探索|太阳热量如何到达地球?为什么阴云密布时感受不到温暖?】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 。
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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 。
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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 。