有个疑问,地球大气层比地表更接近太阳光照,为何比地表寒冷?
【资料图】
地球距离太阳1.5亿公里,大气层的厚度不过1000公里左右,地面和大气层顶端与太阳的距离差不值一提。真正的原因在于地球温度的主要来源在于地球自身的温室效应。
温室效应这个词近些年也算是被用坏了,都说是温室效应导致地球升温,可是没有温室效应的话地球的温度要比现代低很多。所谓的温室效应是指二氧化碳等气体对长波红外线有很强的相互作用,有一定的生热作用。在太阳照射地球的时候,地球大气层、海洋水体等对阳光有强烈的作用,大部分阳光被直接抽反射了,少数在穿越大气层的时候和高空稀薄的大气作用被吸收了,来到地面的阳光大约不到30%,相当一部分因为地面升温后又经长波红外辐射回归宇宙。所以只有少部分阳光能量被留在地面上,使地球表面温度环境适宜。
从大气层的构成上看就可以知道。大气最高层是逸散层,距离地面大约1000公里,此处的大气十分稀薄,受到地球引力的束缚较弱,气体分子因为热运动就能逃逸地球的引力而散逸,因此得名,此处的大气和阳光的相互作用很弱,因为实在是太稀薄了,这一层越往上温度越低;往下大气密度因为引力逐渐升高,和阳光的作用增强,因此有电离层、臭氧层、平流层、对流层等,电离层是太阳风带电粒子作用的结果,臭氧层可以高效地消耗短波紫外线这种有强烈生热作用的光线,平流层自下而上温度逐渐升高,也因此没有大气受热不均导致的对流现象。
对流层是接近地面10公里范围内的气体,特性是距地面越远温度越低。对流层内是绝大多数地球生物生存的区域,然而越高温度越低。原因在于在此层大气中,最高处由于阳光已经十分削弱,剩下的是高层大气难以削弱的较长波长的光,高空大气缺乏水蒸汽和质量分数更大的二氧化碳,因此和大气的相互作用较少,而阳光照地面后,地面物质种类丰富,有很多可以和阳光产生作用,产生生热的现象,在白天这导致地面受热不均形成风等气象现象,到了晚上,地面因为和大气的温差而向外辐射长波红外线,长波红外线和二氧化碳和水蒸汽的作用避免强,而对流层中这两种物质比较丰盛。
所以地表的大气对地面辐射的热量有较强的截留作用,使地表的温度处于较为温暖的范围内,这都得益于地表的温室效应。可能朋友们在听到这个词的时候会觉得不好,可是事实就是这样,正是因为地表的大气中有二氧化碳等气体,才更多地保留了热量。而近200年来地球升温的解释其实也很简单,一方面是由于太阳固有的活动周期导致的地球气候变化,1816年地球也曾因为自身因素,一些地方出现过无夏之年;另一方面是因为人类的活动,大量化石燃料的应用,使得地球亿万年前由植物动植物固定的碳被大量的释放,地球的二氧化碳浓度有所升高。
所以说温室效应不一定是坏事,金星那样失控的温室效应才是灾难。地球的温度主要的原因在于和太阳距离适中,而且大气层比较稠密,大气中的二氧化碳等气体密度适宜。
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