01 温度的意义
我小时候生活在农村,每当夏天夜幕降临,我就会躺在院子里的凉席上仰望天空数星星。神秘的宇宙星空,让人向往、让人浮想联翩。我总是幻想着天空中牛郎织女的浪漫、嫦娥奔月的凄美。后来慢慢长大了,知道了宇宙之广袤、星系之繁多,更知道了人类之渺小、生命之可贵。
宇宙中不同的星球表面的温度大相径庭,无论地球、月球,还是太阳、冥王星,都是因为空间位置的不同,而温度相差甚远。在太阳系中,冥王星表面温度低到-240℃,水星表面平均温度高达200℃,而太阳表面温度高达6000℃(1)。科学家至今没有明确地发现地球外星球生命的迹象,我们只能推测,在我们的认知范围内,唯有地球,生命不息!
生命不息,适宜温度不可缺。太阳表面温度高达6000℃,它发射的电磁波波长很短,称为太阳短波辐射。而地球表面在接收太阳短波辐射增温的同时,也会因向外辐射电磁波而降温。地球表面的温度较低,发射的电磁波波长较长,称为地面长波辐射。根据热力学定律,可以计算出地球的地面平均温度应为-18℃。
但是,因为有大气层,短波辐射和长波辐射在经过地球时的遭遇是不同的。大气对太阳短波辐射几乎是透明的,但却可以强烈地吸收地面长波辐射。在吸收长波辐射的同时,它自己也会向外辐射波长更长的长波辐射(大气的温度比地面更低),其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接收逆辐射后就会升温,这就是说大气对地面起到了保温作用。
所以,地球表面平均温度才能达到约15℃,在这个温度下,物质进行着各种化学反应,或分解或重组,山川、河流、绿树、红花……一个美好的世界由此而诞生。
春夏秋冬,一年四季,我们感受着不同的温度。地球不同区域的温度随着距离太阳的远近而发生变化。我们感受着季节的变化,享受着气候的滋润。
众所周知,我们赖以生存的陆地被水四面包围,地球上水的占比高达71%,不同的温度区域,分布着不同的生物。任何生物都是在一定温度范围内活动的,温度也是环境对生物的影响最为敏感的因素之一。
一旦温度失去应有的平衡状态,地球将会出现很多不可预测的极端性气候,如全球性气温升高、大面积干旱、大面积强降雨、海上频繁出现飓风和海啸等自然灾害。