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地球现在很热,但在太阳系中并非最热(或最冷)

北美洲创纪录的高温表明我们的星球正在变暖,但这与太阳系其他地方相比如何?

作者:Erik Klemetti
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2021年6月28日的地表温度异常。图片来源:缅因大学

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如果你不知道,现在北美洲非常热。真的非常热。热到电缆都要融化了。太平洋西北地区和加拿大有史以来最热。平时夏天最高气温接近90°F(32°C)的城市,现在却感受到了超过110°F(43°C)的高温。这一切都是我们星球气候变化的一部分,虽然这不是地球上有史以来记录到的最高温度,但这次高温覆盖了地球上相当大的区域。

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什么在控制地表温度?

现在,行星和卫星的地表温度实际上由三件事控制。第一是它接收到的太阳辐射(称为日照)量,这或多或少取决于与太阳的距离。离太阳越近,温度可能越高。

第二是反照率,即物体表面的反射率。大多数岩石行星由吸收大量太阳能量的深色岩石构成。如果你颜色较浅,也许你的表面覆盖着冰,那么你会将大部分能量反射回太空。因此,表面越深,吸收的热量越多,地表温度就越高。

反照率只能解释一部分。第三件事是温室效应。二氧化碳、甲烷、水蒸气和臭氧等气体允许太阳辐射以可见光的形式通过,但随后会捕获行星表面吸收阳光后发出的红外辐射。这意味着有这些气体的行星大气在白天会变暖,但夜晚不会降到零度以下,因为温室效应将重新发出的热量保留在地表附近。

我们太阳系中行星和卫星的地表温度都受到这三个因素的影响。让我们去看看吧!

内行星

由于离太阳非常近,最内层的行星——**水星**——在白天会变得非常热……非常热,意思是高达800°F(430°C)。水星黑暗的玄武岩表面吸收了大量能量,造成了炙烤般的地表。然而,水星几乎没有大气层,所以当太阳不照射到行星表面时,它会迅速冷却到-290°F(-180°C)。这是超过1000°F的温差!

金星快车号拍摄的图像,显示了行星的云层(下半部分)和云层中的红外辐射(上半部分),表明了行星大气层的高温。图片来源:ESA

ESA

**金星**虽然比水星离太阳远,但其地表温度实际上更高。金星的温度高达令人惊叹的880°F(471°C),这都要归功于我们这颗“姊妹行星”失控的温室效应。浓厚的大气层由二氧化碳组成,捕获了所有向外散发的热量,导致地表永不冷却。温室效应非常强大,以至于昼夜温差几乎没有变化。这些恶劣的条件意味着我们仅有的几艘金星着陆器最多只能运行几个小时。我们不确定是什么让金星走上了温室效应毁灭的道路,但希望在未来二十年里前往那里的三个任务能帮助解开这个谜团。

**地球**拥有“恰到好处”的与太阳距离、反照率和温室效应的组合。平均地表温度约为60°F(15°C),所以我们有液态水。如果我们的大气层没有温室气体,平均温度将低于水的冰点,所以我们需要一些温室效应。然而,这是一个微妙的平衡,所以我们希望避免温室效应过度增强。

在太阳系更远的地方,**火星**则很缺乏热量。这颗红色行星稀薄的大气层意味着它只有微弱的温室效应。尽管地表大部分被吸收热量的岩石覆盖,但由于离太阳较远,平均地表温度仅为-20°F(-28°C)。也许在火星早期历史中,它可能拥有更厚的大气层,能够保留更多的热量,但如今,火星近乎一个冰冻的荒原。

寒冷的卫星

在这张卡西尼号图像马赛克中看到的泰坦浓厚的大气层,使其地表不像土星周围的其他卫星那样寒冷。图片来源:NASA。

NASA。

当我们进入遥远的太阳系时,大多数岩石或冰质天体缺乏任何大气层来保留它们从太阳那里获得的微薄能量。在木星系统中,像伽倪墨得斯这样的卫星,由于接收到的太阳能量只有地球的1/30,其温度高达-171°F(-112°C)。在土星附近,像恩塞拉多斯这样的卫星温度为-330°F(-201°C),到了冥王星,这颗矮行星的地表温度为-388°F(-233°C)。

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外太阳系真正寒冷温度的唯一例外是泰坦。它拥有浓厚的大气层,使其地表温度保持在宜人的-290°F(-179°C),这比其他卫星(如恩塞拉多斯)可能达到的温度要温暖,但仍然足够冷,以至于其表面的液体是甲烷和乙烷,而不是水。

所以,当你坐在波特兰或西雅图的酷热夏季时,请记住,太阳系的许多地方都要寒冷得多……或者至少我们不在金星或水星上!

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