溫度到底是什么？

其實要了解地球是如何接收太陽熱量的問題，我們就得先來看看了解一下：溫度到底是什么？

關于這個問題，物理學上有嚴格的定義，不過，這里我們僅僅需要從微觀的視角來看，我們都知道物質都是由原子構成，原子其實并不是整齊地排列在一起。實際上，它們是非常凌亂地到處亂跑。

那這和溫度有什么關系呢？

科學家發現，溫度的本質上就是微觀粒子熱運動的劇烈程度。具體是什么意思呢？

同樣是到處亂跑，分子也有運動很劇烈和不怎么劇烈的差別。當分子整體運動的特別劇烈時，溫度就很高。當分子整體運動的并不是很劇烈時，溫度就相對降低。我們用分子的平均動能來描述：

分子的平均動能越大，溫度越高；

分子的平均動能越小，溫度越低。

太空不是真空，也不是絕對零度

通過上文的講述，我們了解了溫度的本質。但這里要多補充一點，那就是溫度要體現出來，需要足夠多的分子數，這是建立在大規模統計之上的結果，而不是說幾個分子就能夠成立的。

平時，我們常說宇宙是真空的，或者宇宙是絕對零度的。實際上這兩個說法是錯誤的。具體是咋回事呢？

這里我們來簡單的科普一下，首先，太空確實很空曠，這點確實沒有錯。我們可以通過宇宙學理論來計算宇宙的平均密度，這個密度的水平大概就是一立方米不到一個氫原子的水平。在地球上的任意一個實驗室中都無法做到這個程度的“真空”，但畢竟還是有“原子”，因此，太空并不是真空的。不過，由于微觀粒子數量實在太少，因此，太空并不能夠很好地顯示出溫度來。

很多人都以為宇航員如果暴露在太空中會被凍死，通過這段講述，你應該就會知道，宇航員其實并能夠感受到太空的溫度，更談不上凍死，實際上，人如果暴露在太空中，要么憋死，要么體液沸騰而死。

除此之外，太空也不是絕對零度，具體來說，這個溫度應該是比絕對零度高2.7度，記為2.7K。這個溫度來自于宇宙大爆炸殘留下來的“余溫”，也被我們稱為宇宙微波背景輻射，目前我們可以通過探測器來探測到它。

地球如何接收太陽的熱量

了解了上述的情況，我們再來看看地球是如何接收太陽的熱量。一般來說，熱量的傳遞分為三種方式分別是：

• 熱傳導
• 熱輻射
• 熱對流

地球接收太陽的熱量屬于熱輻射。

具體來說是這樣的，太陽的內核在發生核聚變反應，4個氫原子核通過核聚變反應生成氦-4原子核，同時損失一部分質量，這部分質量以能量形式，或者我們說是以電磁波的形式向外傳播。

在這個過程中，太陽每秒要損失420萬噸的質量，這部分質量都以能量的形式傳遞出去的，我們可以通過質能等價公式E=mc^2來計算這個能量的大小，這是一個十分巨大的數字。

為了幫你理解這個數量級差異，就拿錢來做比喻。這相當于太陽每秒鐘要向太空扔掉70億，而被地球接收到的僅僅只有3萬左右，而人類真的利用上的只不過3元而已。

這里補充一點，太陽是一個等離子體，因此，產生的光子要跑到太陽表面大概需要14萬年的時間。從太陽表面達到地球，整個過程大概需要8分20秒的時間。

太陽產生的光子在經過太陽和地球中間的這段路程時，就像上述所說的，因為太空十分空曠，所以并沒有受到什么阻擋，可以直接抵達地球。

由于地球是一個密度巨大的物體，分子數遠遠高于太空，這些構成地球的分子會吸收來自于太陽的輻射，將其轉化為分子的熱運動，當分子的熱運動變得劇烈，地球的溫度也就開始升高了。所以，地球能夠接收太陽傳遞過來的熱量，最根本的原因就是地球的密度足夠大，構成地球的分子數可以直接把太陽輻射過來的光子接收到，并轉化為熱運動。

造成“宇宙真空間”的罪魁禍首是各大星系、各大星球的巨大的黑洞磁場引力，連光都逃不脫它的魔掌，塵埃、空氣就更不用說了。所以，各大星系、大星球之間的中間地帶都是真空。但是有一點必須要知道，那就是：任何物質都被宇宙微粒子包圍著(好像宇宙是大海大洋，任何物質都是大海大洋里的魚兒一樣，我們人類便是其中的小魚仔)。真空里也同樣被宇宙微粒子層層包圍，建構成：整個宇宙都是微粒子的宇宙，宇宙微粒子把我們人類、星球、星系等等連成了一片(太奇妙了！)。有人做過實驗微粒子是導熱的嗎？微粒子不導熱就是不導電，但是它導光，微粒子導光的速度是每秒三十萬公里(我們平時所說的光速)。在這里，太陽的光照射到地球上，大家都知道，地球是有大氣層的，并且還有上、中、下三層重要的氣體，這些氣體是物質，有些我們看不到，但有些我們可以看得到，它們在太陽光的照射下，發光、發熱，在地球上空流動滾轉，像一面大型的鍋鍋凹鏡一樣、像數也數不清的微型激光一樣和地球表面的海洋、高山、沙漠相聚反射，導致地球產生了熱量。

這個問題歸根結地是題主把“熱”這個概念狹義化了！

什么是熱量?

大多數對于熱量這個概念的第一反應就是溫度，殊不知溫度只是定性反應分子熱運動劇烈程度的宏觀表現，而熱量則是表示能量轉化或傳遞的量度。

其實所謂熱量說到底它仍是能量，只不過它的產生只來自于物體粒子的運動，我們知道一個物體雖然宏觀看上去靜止不動，但是從微觀角度來說構成這個物體的所有粒子都是運動，并且彼此碰撞和反彈，所以這些粒子運動和碰撞的越快，那物體產生的熱量就越多，所表現出的溫度也就越高。

熱量傳遞的三種方式

既然明白了熱量的概念，我們再來想想熱量的傳遞。

生活中我們會感受到，溫度高的問題和溫度低的問題放在一起，一段時間后兩個物體會差不多等溫，這就是熱量傳遞的第一種方式－熱傳導。再來想想大家都用電腦，經常會談到散熱這個話題，那么無論是用風扇還是水冷，都是為了將器件產生的熱量排出去，這就是熱量傳遞的第二種方式－熱對流。

那么你會想太陽對地球的熱量傳遞不是這兩種方式呀，因此太陽與地球之間熱量傳遞的方式必然是另一種形式。

熱輻射

我們前面說了熱量的本質仍是一種能量，那么熱量的傳遞也可以是能量的變換。

我們知道太陽無時無刻都在發生核聚變，在這個過程中會釋放各種不同波長的電磁波，包括γ射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線等等。這些電磁波到達地球后會被地球吸收，從而將光能轉變為了物體的內能，表現出物體的溫度上升了。這就是熱量傳遞的第三種方式－熱輻射。

其實這種現象不僅僅是太陽，我們浴室中所用到的浴霸也差不多是這個原理。當然太陽也會發出一些高能粒子，高能粒子可以通過熱傳導加熱地球，只是這部分作用占比非常非常小。

評論留下你的看法！

絕對的真空是不傳熱的，但宇宙中的真空可不是絕對的真空。因為宇宙中除了恒星、行星、衛星、小行星之外，還有星云、星際介質、及塵埃等。雖然它們很稀薄，但普遍存在于宇宙之中，太陽的光輻射就是通過這些小小顆粒傳遞到地球的。

因為這些介質很稀薄，所以太陽光輻射的熱量到達地球是很微弱的。那么為什么我們人類卻感覺很溫暖呢？這就要感謝地球的大氣層了！它就像一層厚厚的盔甲，保護著地球上的萬物生靈，不受外來天體的撞擊而帶來的滅頂之災。同時，它又把太陽微弱的熱輻射保存起來，就像農村的溫室大棚一樣，讓熱量傳遞到溫室里面，一層塑料薄膜把溫度隔離在溫室內。讓溫度正好適合所有生物生存的標準。讓地球成為了這個宇宙奇跡。

這就是真空不傳導熱，而地球卻溫暖如春，生機勃勃，氣象萬千。

真空不傳熱，地球是怎么接收到太陽的熱量的？

在我們的印象中，熱量的傳輸要通過一定的媒介作為中間傳導物質，然后才能從一個熱量高的物體傳傳輸到一個溫度較低的物體之上，無論是利用火焰來加熱，還是用體溫計測量體溫，都是這個道理。而且我們知道，真空的環境中就不存在這個熱量傳輸的媒介，溫度的傳輸就失去了物質載體，保溫瓶之所以保溫，就是利用了真空絕熱的這個原理。那么，從太陽釋放出的熱量，如何通過茫茫真空地帶到達地球呢？

溫度和熱量的關系

在搞清楚地球為何能夠接受到太陽釋放的熱量之前，我們先來了解一下溫度、熱量以及它們之間的聯系。

1、溫度是一個人為創造出來的物理量，它是用來衡量組成物體微觀粒子平均動能的一個物理標量。我們通過溫度為具體數值，可以直接反映出物體的冷熱程度，而通過溫度的變化，則能直觀得看出物體平均動能的相互變化情況。從微觀粒子的運動層面看，無論是分子、原子，還是組成元素原子中的質子、中子，每時每刻地都在做著無規則的振動、碰撞和摩擦，溫度如果越高，物體內的微觀粒子做無規則運動的速度就會越快，從而粒子的平均動能也就越大，我們稱之為這個物體所具有的內能就越多。

2、熱量是微觀粒子具有內能的直接體現，是物體在熱傳遞過程中內能變化的量度。它是一個相對的概念，是物體本身所擁有的一個固有屬性，不代表著溫度低它就沒有熱量。熱量是與熱傳遞緊密相聯的，一個物體吸收或放出熱量，實質上就是是物體具有內能的變化數量，體現在溫度數值的變化上。

3、溫度與熱量既有聯系，也有區別。溫度與熱量，都是直接與物體所具有的內能直接相關。溫度是反映熱量轉移的結果，熱量轉移是溫度變化的直接原因。由于物體所具有的內能的來源包括兩個部分，其一是對物體做功，其二是熱傳遞，因此，物體的溫度沒有發生變化，或者物體沒有吸引或釋放熱量，都不能代表物體內能沒有變化，通過做功的方式同樣可以增加物體的內能，卻不改變物體的熱傳遞，物體沒有與外界進行熱交換，溫度也不會發生變化。

宇宙中熱量傳遞的方式

熱量從一個系統傳遞到另一個系統，或者從系統中的一個部分傳遞到另外一個部分，這種物理現象我們稱之為熱量傳遞。我們在日常生活中常見的溫度變化，主要是熱量的傳導過程，必須依賴相應的物體作為媒介才能完成。其實，在宇宙空間中，總共有三種主要的熱量傳遞方式，熱傳導只是其中一種。這三種方式為：

• 熱傳導。組成物體中大量的微觀粒子通過熱運動產生的相互撞擊，使內能從物體的高溫部分傳導到低溫部分，或者由高溫物體傳遞給低溫物體的過程，我們稱之為熱傳導。熱傳導必須通過媒介物質作為中間“熱導體”才能實現，最明顯的熱傳導就是通過固體進行傳導，比如直接加熱一個勺子，加熱的部分很快變熱，隔一段時間后熱量就會傳遞到勺子的另一端。

• 熱對流。熱量通過具有流動性質的媒介物質，從一個物體傳遞到另一個物體或者從物體的一個部分傳遞到另外部分的過程。這個具有流動性質的媒介，與剛才提到的熱傳導中的固體媒介不同，這時則是通過液體和氣體作為媒介，通過媒介物質的循環流動，使得熱量得以傳輸，最終使溫度趨于均勻。比如我們燒開水的過程，實質上就是熱傳導和熱對流兼有的一個過程。而我們在日常生活中經常遇到的大氣對流，熱空氣上升和冷空氣下降，實際上也是一個熱對流的過程。

• 熱輻射。與熱傳導和熱對流不同，熱輻射不通過特定的媒介進行熱量傳輸。宇宙間的物體，其組成的微觀粒子都具有不同速率的運動方式，從而都具有比絕對溫度要高的溫度（絕對溫度時微觀粒子不表現出任何的運動，其內能為零，因此只能理論上存在這樣的溫度），那么這個物體就會具有以電磁波形式向外釋放熱量的能力。溫度越高，電磁波能量就越強，波長就越短。反之一般的電磁輻射，由于物體本身溫度較低，其輻射的波長就越長，能量就越低。

地球能夠接受到太陽輻射的原因

在宇宙空間中，除了恒星、行星、衛星、彗星之外，其余空間的物質組成密度極其微小，很多都是呈現“虛空”的狀態。據測算，宇宙空間中的物質平均密度僅為10^(-29)克/立方厘米的級別，也就是僅有幾個質子，它們之間的間隔相對來說非常遠，相互碰撞、摩擦的幾率很小，這也是為什么星際空間溫度非常低的原因。與此同時，這種低密度的物質分布，也使得微觀粒子傳輸熱量的可能性微乎其微，因此，對于熱傳導和熱對流這兩種熱量傳輸方式，就失去了其必須具備的媒介。

那么，只有一種方式可以進行熱量的傳輸了，那就是熱輻射。因為熱輻射的方式是以電磁波的方式作為能量的載體，不需要特定的媒介物質，在真空中都可以有效地傳播。來自太陽的核聚變，使得向外輻射出的電磁波具備了很強的內能，繼而轉換為電磁波傳播過程中的輻射能，在物體接收到這些電磁輻射能量時，又會進行能量的轉換，從輻射能轉換為內能，從而表現出能量的吸收和溫度的升高。

從地球的視角來看，地球表面所承載的各種物體，包括地球的大氣層，都能夠接收到來自太陽發出的電磁輻射，從而轉換為這些物質的內能，熱量實現了從太陽到地球的傳輸。之所以地球上的溫度能夠保持穩定，與大氣層的存在密切相關，一方向能夠吸收太陽的短波輻射，使得大氣層自身的溫度得以保持，而且還可以向地面繼續進行熱量傳輸。

另一方面，也可以吸收來自地球發出的長波輻射，使得熱量在大氣層外圍、大氣層和地球三者之間形成了一種穩定的輸入輸出狀態，相當于給地球加了一層保護措施，確保地球的熱量積聚和散失處于一種動態的平衡狀態，才不至于過熱或者過冷。

由于電磁波與光的特性相同，同樣遵守著波粒二象性，在攜帶著能量傳播的過程中，遇到星際空間中存在的微量氣體、星際塵埃等物質，雖然這些物質稀薄，但一樣會使電磁波發生投射、反射或者折射現象，這也是為什么來自恒星釋放出的熱量，在傳播很遠的距離后同樣會發生衰減的原因所在。

總結一下

太陽釋放出來的光和熱，是整個太陽系包括地球穩定運行的能量來源，我們地球上的生命之所以欣欣向榮，來自于地球能夠有效地吸收和保持來自太陽的輻射能量。而地球之所以能夠接收到太陽的輻射，主要原因在于熱量可以通過熱輻射的方式進行傳導，這也是大尺度宇宙空間中熱量傳輸占比最大的一種方式。

太陽用事實證明：真空可以傳熱！

熱傳遞有三種方式：傳導、對流和輻射。

熱沿著物體傳遞叫做傳導；靠液體或氣體的流動傳遞熱的方式叫做對流；熱由物體沿直線向外射出去叫做輻射。

毫無疑問，真空中不能發生傳導和對流，但可以通過輻射方式傳熱，其實熱輻射就是一種電磁波輻射，電磁波傳播不需要介質，并且，真空中不受任何干擾，傳播速度最快，傳播的質量最高。在其他介質中，會受到阻礙，速度會減慢，強度也會減弱。

茫茫太空沒有空氣，太陽的熱就是通過輻射方式傳給地球的。

熱傳遞三種方式: 傳導，對流，輻射，分別對應著固體，流體和真空三種傳遞界質。太陽通過真空傳遞電磁輻射，電磁輻射攜帶能量，其中紅外輻射穿透大氣層的能力最強，攜帶有大量的熱能量到達地面。

科學解釋：真空不傳熱，地球是怎么接收到太陽的熱量的？

真空無法產生傳導和對流，這兩個定義無比準確，相信各位都知道在沒有任何介質的情況下傳導和對流是無法發生的，但輻射可以無所顧忌的穿過真空，從太陽到達地球，慷慨的給予每一個生命以熱量！但這里有幾個問題，太陽的熱輻射是怎么穿過真空的？所謂的真空真的是沒有任何物質嗎？為什么會說有宇宙塵埃？

太陽的熱輻射是怎么穿過真空的？通過什么介質？

地球從太陽上獲得的熱輻射的主要來源就是可見光輻射，當然還有我們看不到的紫外和紅外波段，如果各位有衛星通信經驗的話，肯定還知道有一個來自太陽的強射電干擾，另外也還有大部分被大氣層阻擋的X射線輻射和γ射線輻射，簡單的說，太陽就是一個全波段的射電源，從微波段開始到可見光再到伽瑪射線，整個頻段都覆蓋了透徹，但它們的分布有些區別：

• 可見光部分占太陽輻射總量約50%
• 紅外部分占太陽輻射總量約43%
• 紫外部分包括Χ射線等，占太陽輻射總量的7%

這些輻射的全頻段就是電磁波，當然我們是認識光在前，而認識光也是電磁波則比較靠后了，早在古希臘時期的先賢就認為世界是有四種元素構成的，分別是：“水、火、土、氣”，而亞里士多德則提出了第五元素以太，牛頓曾經借用以太作為引力傳遞的介質。

早期認為光是粒子時并沒發現這是一個嚴重問題，因為粒子傳播大家都覺得沒有介質并這很正常，但后來發現了光也是一種波，突然問題就變得很嚴重了，比如聲波需要通過空氣或者水或者固體來傳遞，而且介質越硬速度越快，比如水中的聲速比空氣快，鋼材中的聲速比水中快，而光的速度在19世紀初已經測試個大概了，大約30萬千米/秒，這可是一個嚴重問題，什么物質中傳播能讓光這么快呢？

必須是以太，以太就是一塊磚，哪里需要哪里搬！當年牛頓用以太來傳遞引力，現在光也在以太中傳遞，下面還有電磁以太，因為它需要傳播電磁波！當1860年代麥克斯韋通過他的方程組推導出電磁就是光，而且光速是一個常數時，科學界并沒有意識到這是一個問題，但到1887年以太論的狂熱支持者邁克爾遜和莫雷想要測試下以太漂移時卻發現是個零結果，到底是以太不存在還是光速不依靠以太？但無論是哪個結果都差不多，以太時代該結束了！

愛因斯坦拋棄以太論以光速不變和狹義相對性原理推出了狹義相對論，結果大家都知道了，大獲成功，死守以太論的洛侖茲和龐加萊后悔不已，當然愛因斯坦也認為即使他不推出，5年內必然也有人會推出。

至此我們了解到光/電磁波穿過真空時不需要任何介質的，所以我們可以放心大膽跟太陽光說，放馬過來吧！

光不是只穿過了宇宙么，為什么曬到人身上就感覺熱了呢？

首先我們要來認識下什么叫熱，有溫度就是熱，沒溫度就是冷，這是大家不太嚴謹的形容方式。當然無論熱或者不熱，它都有溫度，只不過熱的溫度遠高于體溫，冷的溫度遠低于體溫罷了，那么問題來了，溫度到底是個什么東西？

曾經歷史上將它理解為熱質說，認為熱質是一種沒有質量的氣體，物體吸收熱質后溫度會升高，釋放熱質時則會降低。在1798年英國科學家監督加農炮鏜孔時發現，鉆頭的摩擦會導致高熱，而越鈍的鉆頭則越熱，因此他提出了分子運動的理論。

1799年漢弗里·戴維在設置了一個實驗，周圍環境隔絕的容器中兩塊摩擦的冰，最后融化成了水，因此漢弗里·戴維認為熱質不存在。

1840年焦耳進行了多次導體發熱實驗，發現其熱量和電流的平方成正比，因此他認為熱量只是一種能量的形式。1850年時魯道夫·克勞修斯發表論文提出熱質說及分子運動論其實不相容，熱質說成為歷史，分子運動論漸漸成為主流。

分子運動論認為溫度就是分子運動劇烈程度的表現，而輸入能量可以讓運動劇烈程度增加，輻射就是原子核外層的電子在更高軌道跌落到基態時所釋放的光子，光子攜帶的能量被目標物體吸收后會加劇其分子或者微觀粒子的運動程度，直接表現就是被曬熱了，甚至被曬燙了。

太陽光穿過茫茫宇宙給大家送來了光和熱，還不要錢，你們一點都不感動嗎？

太空中真的啥都沒有嗎？

其實這并不準確，因為在地球軌道附近的太空中，每立方厘米仍然存在5-10個原子，甚至可能更多，而在整個地球軌道平面形成的黃道面上則存在大量的塵埃，它們組成的集合反射的太陽光就是我們在特定條件下能看到的黃道光。

黃道光與銀河

而銀河中影影綽綽的暗影帶則是銀道面上的大量塵埃所構成，甚至擋住了銀盤面上大量的光線，使得我們天區中有部分區域是可見光所看不到的，因為可見光被塵埃吸收了，只有X射線和伽瑪射線以及電磁波才能穿透塵埃！

但這些物質的密度對于我們常見的物質來說，實在是過于稀疏，它們吸收光輻射的能力是有限的，因此穿過了茫茫宇宙的太陽光仍然將絕大部分光輻射帶到了地球，成為萬物生長的能量來源！

地球每年有幾十頓的大氣逃逸到太空中，按30頓計算，這些大氣的粒子數大概有6.02*103o個。把這些地球逃逸出的空氣粒子分散到地球周圍100萬公里的范圍之內 ，大概的體積是4.18*103o米3，平均1.5個/米3，地球已經存在50億年了，所以地球周圍太空的空氣含量應該有7.5億個/米3以上，而不是一些專家說的，太空中的粒子每立方米只有1到十幾個。

粒子間的各種弱相互作用都會產生中微子，太陽系中每天那么多的原子衰變、聚變、裂變都會產生中微子，我感覺中微子在太空中的密度不會比光子密度小。

還有那些未被科學家發現的粒子，太空中的含量不知有多少？

真空不傳熱是正確的，但是太空不是真空，真空不傳熱，與地球怎么接受太陽能量沒有關系。

太陽可以通過太空中的粒子把能量慢慢地傳導到地球上，也可以發射高溫中微子把能量帶到地球上，還能以太空中的各種粒子為傳播介質，把能量傳播到地球上。

如果你相信相對論，太陽還可以通過蟲洞，對地球傳送能量。

真空不傳熱，地球沒有接收到太陽的熱量。熱量依賴于物質，太陽到地球之間是真空，不能傳遞物質。太陽光是電磁波，沒有質量沒有溫度。不是光子不是量子，太陽光是電磁力。

太陽能是叫慣了的名稱，應該叫做太陽力。地球接收到太陽的是電磁波，是電磁力，是太陽力，不是接收太陽的熱量。

能量是物質和力的配合，沒有物質就沒有溫度，就沒有能量，也沒有熱量。太陽光照到地球上，是太陽力跟地球物質配合，產生能量，物體溫度升高才變成熱量，物理學家們別一直錯下去了。