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每當冬天來臨，我們就會穿上厚厚的衣服，降低人體熱量散失的速率，以此來抵御寒冷。那么處在溫度接近絕對零度的宇宙空間中，地球又是如何保持平均15攝氏度的地表溫度的呢？

溫室效應(yīng)、地球變熱

答案很簡單，就是地球的大氣層（大氣的溫室效應(yīng)起主要作用）。相比于人類在冬天穿的厚衣服，大氣層就是地球的一件天然保暖服，但近幾十年來，大氣層的溫室效應(yīng)幾乎已經(jīng)成了眾矢之的，似乎什么異常都是它引起的，果真如此嗎？

首先我們先對大氣層簡單了解一下

有多朋友會認為大氣層離咱們很遠，是天上的“東西”，比如新聞報道上就經(jīng)常說：宇航員乘坐返回艙進入大氣層，會因為大氣摩擦發(fā)光發(fā)熱，最后降落地面。于是不少人就認為大氣層離咱們很高很遠。

但實際上大氣層的范圍是非常廣的，位于地表之上的數(shù)千公里內(nèi)的空間范圍，都是大氣層存在的地方，而且大氣層的高度并沒有一個精準值，它與宇宙空間的界限是比較模糊的，道理很簡單，大氣中氣體的密度基本是隨著高度而逐步降低的，一般把1000公里認為是大氣層的厚度（但并不代表往上就沒有大氣了，只是密度極其低下而已）。

那么這樣一個厚度達到一千公里的大氣層是怎么樣成為地球保暖衣的呢？（也就是溫室效應(yīng)是怎么產(chǎn)生的）

首先我們需要知道地表的熱量來源，很顯然這個來源就是咱們的太陽，太陽作為太陽系中的老大，它的質(zhì)量占據(jù)著整個太陽系的99.86%，可以說是絕對地位，并且它作為一顆恒星，核心部分在時刻進行著核聚變，大量的光熱被輻射出來，時刻在為周圍的行星“送溫暖”。（有朋友會說地球核心的熱量呢？沒錯，地核確實很熱，內(nèi)部的溫度甚至能與太陽表面溫度相媲美，但由于地球組成以及構(gòu)造，內(nèi)部的保溫效果非常強，因為地核溫度對地表的影響很小）

太陽表面的溫度在5500攝氏度左右，光輻射的能量經(jīng)過平均1.5億公里的日地距離抵達地球。并且咱們從太陽光譜可以看出，光輻射絕大部分為短波輻射（波長小于3微米），其中能量最主要的集中在可見光波段（波長400到760納米），因此太陽輻射可以較為通暢的穿過大氣層（通過的光輻射，其波段主要集中在295納米到2.5微米之間、1微米=1000納米，其余的則被大氣層吸收或反射走），抵達地表。

而當太陽輻射到達地表后，就會對地表起到一個升溫的作用，但我們又知道：一個物體除非溫度達到絕對零度，否則時刻都會有熱輻射，地表也不例外，因此太陽輻射是不可能完全被地表吸收的，其中部分又以熱輻射的形式向太空發(fā)射出去。

但遺憾的是，因為地表的溫度遠不及太陽表面高溫，因此它的熱輻射主要是長波輻射（這一點很容易理解，否則的話，我們在晚上就會看到地面能發(fā)出可見光了），而長波輻射主要是指波長在4到120微米之間的電磁波，但這些長波輻射卻正中大氣溫室氣體的下懷，因為溫室氣體對長波輻射吸收很強（大氣中的溫室氣體主要是二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、水汽等氣體）

而這些氣體在吸收輻射能量后，又會再次產(chǎn)生長波輻射向四周傳播出去，很顯然這其中的一部分又會再次抵達地表，這個過程被稱為大氣逆輻射，并且這也是地表熱量的主要來源。（即溫室效應(yīng)）

說到這，可能大部分朋友就明白人類為何要控制溫室氣體的排放了，因為溫室氣體會加強大氣逆輻射，直接的后果就是地表溫度上漲，進而導致一些對人類有害的影響出現(xiàn)。

當然了，溫室氣體也不能沒有，否則大氣層的保溫作用將大打折扣，地表溫度下降的后果甚至比上升來的更加可怕

那么這又是怎么一回事呢？我們簡單的來說明一下，假如地球失去了溫室效應(yīng)，那么地表的溫度將會是多少呢？零下19攝氏度！

對，你沒聽錯，這樣的溫度將會對地球的生態(tài)產(chǎn)生極大的破壞，別的不說，首先地球上將幾乎不存在液態(tài)水了，這一點就足夠完成第六次物種大滅絕了。（從宜居帶的角度來講，沒有液態(tài)水的地球?qū)⒉贿m宜生命存在）

有的朋友就會疑問了，這是真的嗎？溫室效應(yīng)能導致地表溫度產(chǎn)生三十幾攝氏度的差距嗎？為此，下面我們就簡單的介紹一下這個溫度是怎么來的。

先從熱平衡的角度考慮，當?shù)乇砦盏奶枱彷椛淠芰康扔诘乇碜陨戆l(fā)射的熱輻射能量時，那么此刻的溫度就可以稱為平均地表溫度了，只要抓住這一點，接下來的工作就是水到渠成的事了，譚老師地理工作室綜合整理因此最后得到了平均地表溫度的公式

Te是地表溫度、I為太陽常數(shù)（說是常數(shù)，但如果到其它行星就不一樣了，主要和行星到太陽的距離有關(guān)）；a是反射率，地球在0.3左右；σ為斯特藩-玻爾茲曼常數(shù)。

如此算下來，地球在失去溫室效應(yīng)的情況下，地表溫度將只有零下十九攝氏度而已，可見溫室效應(yīng)對地球生命的重要性。

但太過了也不好，你看隔壁金星，就因為溫室效應(yīng)太嚴重，導致它的表面溫度為475攝氏度左右，這還是人待的地方嗎？

金星

當然了，上面我只是從極端角度來分析溫室效應(yīng)存在的必要性，以及過度嚴重帶來的危害性，但也足以定性的說明這個問題了。

不過正常情況下，溫室效應(yīng)是不可能消失的，但我們需要將其控制在人類可接受的范圍以內(nèi)，否則溫度上升帶來的負面影響將會使人類自食惡果。

　　溫室效應(yīng)是指透射陽光的密閉空間由于與外界缺乏熱交換而形成的保溫效應(yīng)，就是太陽短波輻射可以透過大氣射入地面，而地面增暖后放出的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質(zhì)所吸收，從而產(chǎn)生大氣變暖的效應(yīng)。大氣中的二氧化碳就像一層厚厚的玻璃，使地球變成了一個大暖房。如果沒有大氣，地表平均溫度就會下降到-23℃，而實際地表平均溫度為15℃，這就是說溫室效應(yīng)使地表溫度提高38℃。大氣中的二氧化碳濃度增加，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應(yīng)”。

　　破壞大氣層與地面間紅外線輻射正常關(guān)系，吸收地球釋放出來的紅外線輻射，就像“溫室”一樣，促使地球氣溫升高的氣體稱為“溫室氣體”。二氧化碳是數(shù)量最多的溫室氣體，約占大氣總?cè)萘康?.03%，許多其它痕量氣體也會產(chǎn)生溫室效應(yīng)，其中有的溫室效應(yīng)比二氧化碳還強。

　　大氣能使太陽短波輻射到達地面，但地表向外放出的長波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培農(nóng)作物的溫室，故名溫室效應(yīng)。如果大氣不存在這種效應(yīng)，那么地表溫度將會下降約330C或更多。反之，若溫室效應(yīng)不斷加強，全球溫度也必將逐年持續(xù)升高。

　　自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應(yīng)也隨之增強，已引起全球氣候變暖等一系列嚴重問題，引起了全世界各國的關(guān)注。除二氧化碳以外，對產(chǎn)生溫室效應(yīng)有重要作用的氣體還有甲烷、臭氧、氯氟烴以及水氣等。隨著人口的急劇增加，工業(yè)的迅速發(fā)展，排入大氣中的二氧化碳相應(yīng)增多；又由于森林被大量砍伐，大氣中應(yīng)被森林吸收的二氧化碳沒有被吸收，由于二氧化碳逐漸增加，溫室效應(yīng)也不斷增強。

　　在空氣中，氮和氧所占的比例是最高的，它們都可以透過可見光與紅外輻射。但是二氧化碳就不行，它不能透過紅外輻射。所以二氧化碳可以防止地表熱量輻射到太空中，具有調(diào)節(jié)地球氣溫的功能。如果沒有二氧化碳，地球的年平均氣溫會降低20℃。但是，二氧化碳含量過高，就會使地球仿佛捂在一口鍋里，溫度逐漸升高，就形成“溫室效應(yīng)”。

　　形成溫室效應(yīng)的氣體，除二氧化碳外，還有其他氣體。其中二氧化碳約占75%、氯氟代烷約占15%～20%，此外還有甲烷、一氧化氮等30多種。

　　如果二氧化碳含量增加一倍，全球氣溫將升高3℃～5℃，兩極地區(qū)可能升高10℃，氣候?qū)⒚黠@變暖。氣溫升高，將導致某些地區(qū)雨量增加，某些地區(qū)出現(xiàn)干旱，颶風力量增強，出現(xiàn)頻率也將提高，自然災(zāi)害加劇。更令人擔憂的是，由于氣溫升高，將使兩極地區(qū)冰川融化，海平面升高，許多沿海城市、島嶼或低洼地區(qū)將面臨海水上漲的威脅，甚至被海水吞沒。20世紀60年代末，非洲撒哈拉牧區(qū)曾發(fā)生持續(xù)6年的干旱。由于缺少糧食和牧草，牲畜被宰殺，饑餓致死者超過150萬人。

　　科學家預(yù)測，今后大氣中二氧化碳每增加1倍，全球平均氣溫將上升1.5～4.5℃，而兩極地區(qū)的氣溫升幅要比平均值高3倍左右。因此，氣溫升高不可避免地使極地冰層部分融解，引起海平面上升。海平面上升對人類社會的影響是十分嚴重的。如果海平面升高1m，直接受影響的土地約5×106km2，人口約10億，耕地約占世界耕地總量的1/3。如果考慮到特大風暴潮和鹽水侵入，沿海海拔5m以下地區(qū)都將受到影響，這些地區(qū)的人口和糧食產(chǎn)量約占世界的1/2。一部分沿海城市可能要遷入內(nèi)陸，大部分沿海平原將發(fā)生鹽漬化或沼澤化，不適于糧食生產(chǎn)。同時，對江河中下游地帶也將造成災(zāi)害。當海水入侵后，會造成江水水位抬高，泥沙淤積加速，洪水威脅加劇，使江河下游的環(huán)境急劇惡化。溫室效應(yīng)和全球氣候變暖已經(jīng)引起了世界各國的普遍關(guān)注，目前正在推進制訂國際氣候變化公約，減少二氧化碳的排放已經(jīng)成為大勢所趨。

　　科學家預(yù)測，如果現(xiàn)在開始有節(jié)制的對樹木進行采伐，到2040年，全球暖化會降低5%，故能減輕全球變暖、冰川融化等現(xiàn)象。

　　適當?shù)臏厥倚?yīng)是有好處的。現(xiàn)在全球年平均氣溫約為15℃，如果沒有CO2，地球表面的平均氣溫就會下降到-23℃，這顯然對生物的生存是不利的。