溫室效應(yīng)變化(溫室效應(yīng)是變冷還是變熱)

每當(dāng)冬天來(lái)臨時(shí)，我們都會(huì)穿厚衣服，以減少體內(nèi)熱量散失的速度，以抵御寒冷。那么地球是如何在溫度接近絕對(duì)零的空間中保持平均15攝氏度的表面溫度的呢？

溫室效應(yīng)、地球供暖

答案很簡(jiǎn)單，就是地球的大氣層（大氣層的溫室效應(yīng)起了主要作用）。與人類冬天穿的厚衣服相比，大氣層是地球天然的保暖衣物。然而，近幾十年來(lái)，大氣的溫室效應(yīng)幾乎成為眾矢之的。似乎所有的異常都是它造成的。事實(shí)真的如此嗎？

首先我們先來(lái)簡(jiǎn)單了解一下現(xiàn)場(chǎng)氣氛

很多朋友認(rèn)為大氣層離我們很遠(yuǎn)，是天上的一個(gè)“東西”。比如新聞報(bào)道中常說：宇航員乘坐返回艙進(jìn)入大氣層，返回艙會(huì)因大氣摩擦而發(fā)光發(fā)熱，最后降落在地面上。所以很多人都覺得氣氛很高，離我們很遠(yuǎn)。

但事實(shí)上，大氣層的范圍非常廣泛。地球表面以上數(shù)千公里以內(nèi)的空間范圍，就是大氣層存在的地方。此外，大氣層的高度沒有精確的值。它與宇宙的界限比較模糊。是的，原因很簡(jiǎn)單。大氣中氣體的密度基本上隨著高度的增加而減小。一般1000公里就被認(rèn)為是大氣層的厚度（但并不代表上去就沒有大氣層，只是密度極低）。

那么這樣一層厚度達(dá)千公里的大氣層是如何成為地球的保暖服的呢？（溫室效應(yīng)就是這樣產(chǎn)生的）

首先，我們需要了解地球表面的熱量來(lái)源。顯然這個(gè)來(lái)源就是我們的太陽(yáng)。作為太陽(yáng)系的老大，它的質(zhì)量占據(jù)了整個(gè)太陽(yáng)系的99.86%，可以說是絕對(duì)的地位。而作為一顆恒星，它的核心部分無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行核聚變，輻射出大量的光和熱，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在向周圍的行星“送溫暖”。（有的朋友會(huì)問地核的熱量如何？是的，地核確實(shí)非常熱，內(nèi)部溫度甚至可以與太陽(yáng)表面溫度相媲美。但是，由于成分和結(jié)構(gòu)的原因?qū)Φ厍騺?lái)說，內(nèi)部隔熱效果很強(qiáng)，因?yàn)楹诵臏囟葘?duì)表面影響很?。?/p>

太陽(yáng)表面的溫度約為5500攝氏度，光輻射的能量通過太陽(yáng)與地球平均1.5億公里的距離到達(dá)地球。并且從太陽(yáng)光譜中我們可以看出，大部分光輻射都是短波輻射（波長(zhǎng)小于3微米），其中能量最集中在可見光波段（波長(zhǎng)400~760納米），所以太陽(yáng)輻射可以比較順利的通過。大氣（通過的光輻射的波長(zhǎng)帶主要集中在295納米到2.5微米之間，1微米=1000納米，其余被大氣吸收或反射），到達(dá)地表。

當(dāng)太陽(yáng)輻射到達(dá)地球表面時(shí)，會(huì)對(duì)地球表面產(chǎn)生變暖效應(yīng)，但我們也知道，除非物體的溫度達(dá)到絕對(duì)零，否則任何時(shí)候都會(huì)有熱輻射，地球表面也不例外，所以太陽(yáng)輻射不可能被地球表面完全吸收，一部分以熱輻射的形式發(fā)射到太空。

但遺憾的是，由于地球表面的溫度遠(yuǎn)低于太陽(yáng)表面，所以它的熱輻射主要是長(zhǎng)波輻射（這個(gè)很容易理解，不然的話，我們就會(huì)在晚上看到地面發(fā)出可見光），而長(zhǎng)波輻射輻射主要是指波長(zhǎng)在4到120微米之間的電磁波，但這些長(zhǎng)波輻射卻正中大氣溫室氣體的下懷，因?yàn)闇厥覛怏w強(qiáng)烈吸收長(zhǎng)波輻射（大氣中的溫室氣體主要是二氧化碳、甲烷、一氧化碳等）氮?dú)?、水蒸氣等氣體）

這些氣體吸收輻射能量后，會(huì)再次產(chǎn)生長(zhǎng)波輻射并向四周擴(kuò)散。顯然，它的一部分將再次到達(dá)表面。這個(gè)過程稱為大氣反向輻射，也是地表熱量的主要來(lái)源。（即溫室效應(yīng)）

說到這里，大部分朋友可能就明白為什么人類需要控制溫室氣體排放了，因?yàn)闇厥覛怏w會(huì)增強(qiáng)大氣逆向輻射，直接后果就是地表溫度升高，進(jìn)而對(duì)人類造成一些有害影響。人類。

當(dāng)然，溫室氣體是無(wú)法消除的，否則大氣的隔熱效果會(huì)大大降低，地表溫度下降的后果會(huì)比上升更可怕。

發(fā)生什么了？我們簡(jiǎn)單解釋一下，如果地球失去溫室效應(yīng)，地表溫度會(huì)是多少？零下19攝氏度！

是的，你沒聽錯(cuò)。這樣的溫度會(huì)對(duì)地球生態(tài)造成很大的破壞。別的不說，首先，地球上幾乎不會(huì)有液態(tài)水。這足以完成第六次物種大滅絕。（從宜居帶的角度來(lái)看，沒有液態(tài)水的地球就不適合生命生存）

有的朋友會(huì)疑惑，這是真的嗎？溫室效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致地表溫差超過30攝氏度嗎？為此，我們簡(jiǎn)單介紹一下這個(gè)溫度是怎么來(lái)的。

首先，從熱平衡的角度來(lái)看，當(dāng)表面吸收的太陽(yáng)熱輻射能等于表面本身發(fā)出的熱輻射能時(shí)，那么此時(shí)的溫度就可以稱為平均表面溫度。只要抓住了這一點(diǎn)，接下來(lái)的工作就會(huì)水到渠成。所以我們最終得到了平均表面溫度的公式

Te為地表溫度，I為太陽(yáng)常數(shù)（說是常數(shù)，但到了其他行星就不一樣了，主要和行星到太陽(yáng)的距離有關(guān)）；a為反射率，地球約為0.3；是斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)。

據(jù)此計(jì)算，如果地球失去溫室效應(yīng)，地表溫度將只有-19攝氏度，可見溫室效應(yīng)對(duì)地球生命的重要性。

但走得太遠(yuǎn)也不好?？纯锤舯诘慕鹦?。由于嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，其表面溫度約為475攝氏度。這里還是人們居住的地方嗎？

金星

當(dāng)然，上面我只是從極端的角度分析了溫室效應(yīng)存在的必要性以及過度嚴(yán)重造成的危害，但足以定性地解釋這個(gè)問題。

不過，正常情況下，溫室效應(yīng)是不可能消失的，只是我們需要將其控制在人類可以接受的范圍內(nèi)，否則氣溫上升的負(fù)面影響會(huì)讓人類承受后果。

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