太阳温度高达6000℃，为什么没有烤化地球？

本文来自微信公众号：瞻云（ID：zhanyun2028），作者：瞻云，题图来自：《太阳浩劫》

虽然太阳温度高达6000℃，但热量是随着距离衰减的。

其次，有热量吸收，就会有热量流失。地球不会烤化，是因为正好处于热量平衡。

热量传递的传递方式，主要分成三种：

热传导：热传导依赖于物体的直接接触，而地球“悬浮”在真空中。

热对流：流体的流动带走热量，地球大气流失速度其实很缓慢。

热辐射：任何有温度的物体，都会通过电磁波辐射热量。

所以地球上的热量流失，前两者极低，主要通过热辐射向宇宙释放。

绝大多数人之所以能直观地知道太阳在源源不断释放热量，而感觉不到地球在释放热量，本质上是因为——可见光。

地球生命向阳而生，阳光的热量，总是让我们的眼睛最为敏感。

用眼睛捕捉阳光的温度，是绝大多数动物的本能。

但其实，宇宙中的温度跨度，从0K到亿亿亿K，我们眼睛所能看到的可见光段，仅仅只是很狭窄的区域。

可见光段，主要由数百K~1万多K物体所释放的电磁波。

在宇宙中，具有这个温度区间的主要物体，正是——恒星。

人类只能看到太阳的光谱，这一切，早已经被演化安排得明明白白。

虽然我们看不到地球在发光，但就像我们的身体在不断释放红外线一样，地球实质也在不断“发光”，主要向宇宙辐射红外线，释放自己的热量。

如果没有阳光，地球的温度将会很低很低。

地球内部的热量，主要来源有两种：

释放了46亿年，早期形成时，引力势能所转化的热能，占了20%。

地球内部存在铀-238、铀-235、钍-232和钾-40等，不停衰变放热，占80%。

地球内热的总功率为：4.42×1013W。

地球的表面积约为5.1亿平方公里，单位面积功率为：0.866W/m2。

也即，如果没有太阳照射，地球单位面积将会以0.866W的功率缓慢释放热量。

热辐射通过斯特藩-玻尔兹曼定律进行计算：

j∗=εδΤ4这道公式里，其中：

ε 为辐射系数，黑体为1，地球并非完全黑体，取值0.97

δ 为斯特藩-玻尔兹曼常量，取值 5.67×10−8W/m2·K4

Τ 为热力学温度

在极低温度下，地球上不会存在气态的大气，空气和水都会形成厚厚的冰层，形成雪球地球，没有了大气这个“羽绒服”，热量直接向宇宙中释放。地表大量冰层的存在，也是辐射系数取值为0.97的原因。

求得：T=j∗/εδ4=63K。

也即，如果没有太阳，地表的温度仅仅只有-210℃左右。

如果此时我们突然给地球加上太阳辐射会发生什么？

太阳常数为1367W/m2。

太阳常数——大气顶界垂直于太阳光线的单位面积每秒钟接受的太阳辐射。

此时阳光直接照射道地面，通过前面的辐射公式，我们可以求得，太阳直射面热平衡时温度高达397K，也即124℃，超过100℃了。

之所以温度不会继续上升，正是因为在这个温度下，地球向宇宙释放的热量就已经达到1367W/m2。没有更多的热量让它升温。

此时的地球其实就如同一个炼狱世界，不考虑自转时，一个半球的最高温度高达100多摄氏度，另一个半球的最低温度却低至零下200℃。

这个温度差和月球的状态，其实十分的相似。考虑到雪球地球对光的反射，其实温度还会更低。

然而随着温度的升高，固体的氧气和氮气再次气化成为大气层，地球穿上了一层厚厚的“羽绒服”。

同时还会融化成海洋，海水的高比热容，让他在白天吸收足够的热量，让地表不至于太热。晚上释放热量，让地表不至于太冷。再加上大气的流动，地球的转动，让地表昼夜温差缩小。

对于任何一个圆，横截面积是地表面积的1/4。

那么可得，在不考虑大气的时候，地表平均温度为280K，也即，仅仅只有7℃。

地球大气和海洋的存在，还会反射34%的阳光。

这样算出来，平均温度甚至低至253K，也即，温度低至-20℃。

但地球的平均温度有14℃。为什么计算温度会比实际温度低了足足34℃？多的热量哪里来的？

差异这么大，正是因为地球身上“羽绒服”的保暖作用。

多余的热量，本质上是地球辐射出去的热量，被大气吸收后，再次逆辐射回来。而且可以通过反复逆辐射，相对持久地保持热量。

夏日闷热天气，主要便是在于厚云层造成的大气逆辐射。

总之，地球就像一个穿着“羽绒服”（大气层），在冬天烤火的人。

它有着自己的体温（地热），但这点热量相对于绝对零度，实在是太少了。

所以它还需要烤火（太阳辐射），如果直接这样烤火，被烤的一面温度会太高，没烤到的一面温度会太低。

所以它不停地旋转分摊热量，然后还穿上了一件厚厚的“羽绒服”（大气层）。

这件“羽绒服”（大气层）对于地球今天的热平衡，可谓是功不可没。

地球一直在吸收太阳能，之所以还会能量守恒，本质就是地球也和太阳一样在不断辐射热量。其它的各方面原因，则是决定了具体平衡温度的位置。

本文来自微信公众号：瞻云（ID：zhanyun2028），作者：瞻云

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