10个太阳挂天上,有多热?

知识点:地球在太阳的照耀下保持热平衡的状态,也就是说,地球得到的热量与散发出去的热量是相等的。

小时候,家长大都会给我们讲这样一个故事。说的是古时候,天上有10个太阳。起初,他们就跟咱们轮流做值日似的,非常自觉,排到自己了,就按时到天空上班。那时候,地上的万物都过得相当滋润,人类也和谐幸福。可是呢,有一天,这群家伙突然脑洞大开,觉得一个人上班太寂寞,要10个人开团一起天空嗨一把。

他们倒是玩爽了,地上的生灵们可受不了了。地面顿时被晒得寸草不生,人们也热得受不了了,跟羊肉串就差一把盐和孜然的距离了。好,英雄准备出场!大家推举出箭法最好的后羿,让他去射掉9个太阳,只留一个。神箭手后羿不辱使命,麻溜地就把9个太阳轻松拿下,帮助人们脱离了苦海。

那么 ,当天空中有10个太阳的时候,气温有多高呢?

我们知道,现在的天空中有一个太阳,地球的平均气温是27摄氏度。那么,当天空中有10个太阳的时候,地球的气温是不是就是270摄氏度呢?从科学的角度来讲,我们应该用黑体辐射理论来估计当天空中有10个太阳的时候的地球气温。

地球在太阳的照耀下保持热平衡的状态,也就是说,地球得到的热量与散发出去的热量是相等的。而散发出去的温度的4次方与得到的热量成正比,这叫做“斯特番—波尔兹曼定理”。因此,当有10个太阳的时候,地球得到的热量与散发的热量都变成了原来的10倍,而温度变成了原来的10开4次根号倍(也就是1.7728倍)。

那么,27摄氏度的平均气温,在我们这里应该换一下单位制。在物理学中,温度的标准单位不是摄氏度,而是开尔文。摄氏度的来历是我们老百姓在家里烧开水,把水烧开了定义为100摄氏度,把水结冰定义为0摄氏度,这是为了人类生活方便才这样定义。但摄氏度是没有告诉我们宇宙中最冷的温度到底是多少,而开尔文可以告诉我们,宇宙中最低的温度是0开尔文,也就是零下273摄氏度。根据公式:X摄氏度=(X+273)开尔文,将27摄氏度换算成热力学标准单位是300(就是27+273=300)开尔文,所以当天空中共有10个太阳的时候,地球平均气温就是300×1.7728≈532(开尔文),换算回来就是259(532-273=259)摄氏度。也就是说在此时,地球的平均气温并不是270摄氏度,而是259摄氏度。

10个太阳的神功,我们会算了。那么,按照本文讲的科学计算方法,读者应该可以估计出当天空中有3个太阳的时候,地球的平均气温了,大家可以动手算一算,然后与刘慈欣的科幻小说《三体》中的描述对比一下。


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