刘士水

（中国·合肥·煤炭工业合肥设计研究院 高级工程师 合肥市 230041）

摘 要：地球上来自太阳的热量是如何产生的，截止目前为止，人们都认为地面和大气层中二氧化碳吸收来之太阳的光辐射获取热量。本人推测认为，来自太阳光辐射只有动能，没有热量，环境空气能够吸收热量（如，空调制热），但不能吸收动能，动能必须通过转换才能产生热量，太阳光辐射之所以能够给地球上带来热量，是太阳光辐射与大气层中和地球表面的物质发生碰撞和摩擦，产生热量。

关键词：光辐射 热量 摩擦 碰撞 检验

一、来自太阳光辐射热量是如何产生的

本人认为，虽然太阳光本身是没有热量，但是有强大的速度动能，太阳光辐射能在地球上所产生的热能，是太阳光的速度动能与空气介质和地球表面物质产生碰撞和摩擦产生的，目前人类还没有测到太阳光的的直径，可见太阳光线的直径非常小，而环境空气介质以分子的形式存在，都能测量到直径，地表的物质的颗粒更大，因此，无论空气介质和地表上物质相对于太阳光辐射而言就是庞然大物，当太阳光辐射以每秒30万km的速度动能，与之产生撞击或摩擦时，就能损耗太阳光的的速度动能，由此产生热量，空气的密度越大，其产生的热量也就越多，光波波长越短所产生的热量越大，光波波长越长，所长生的热量越小，超过一定的光波波长就不具备产生热量的动能，例如月光，就是太阳光通过月球表面反射的长波辐射，但并不能在地球表面产生热量。同样来自太阳的光辐射，只有直射光才具备产生热量的能力，经地表反射的太阳光长波辐射（类似水轮机的出水），不具备产生热量的能力。

综上所述，太阳光给地球带来的热量，是太阳星球本身是个强大的热源，所发出的光辐射密集，且具有强大的速度动能，太阳光辐射在与空气介质和地面物质产生碰撞和摩擦时就产生热能，即太阳的热能转换成光辐射的动能，再由光辐射的动能通过碰撞和摩擦产生热能。就像用天然气烧水一样，天然气燃烧所产生的热能，首先使水分子产生运动动能，即热能转换为水分子的动能，通过水分子之间的相互碰撞与摩擦产生热量（如，天然气烧水时，水壶中发出的响声就是水分子之间的碰撞和摩擦引起的），通过水分子的碰撞和摩擦将冷水转换成热水。虽然烧水和太阳光辐射两者产生的热量的表现形式不同，但基本原理完全相同，即由熱能转换为动能，再由动能通过碰撞和摩擦产生热量。

本人推测认为，除热层外，在大气层中主要物质组分是氮和氧，氮和氧占大气层组分的99%，因此，接受太阳光能辐射产生热量以及保持大气层温度存在的主要物质也是氮和氧，也就是说，当环境温度为20℃，氮和氧在温度中所占的份额为19.8℃。二氧化碳所占的份额最大仅为0.0126℃。

本人认为，来自太阳光辐射产生热量多少，与大气层的空气密度、风速的大小、地表的粗糙度和时空分布的温密切相关，而与何种物质没有任何关系，来自太阳光辐射在一定的波长范围内，只要碰到阻挡物就会产生热量。

二、不同下垫面温度差是如何形成的

土壤或草地地面、水泥地面以及砂地的在炎热的夏季的表面温度相差很大，主要原因是：

①土壤或草地地面土壤比较松散，密度相对水泥地面要小得多，部分太阳光辐射可以进入土壤或草地土壤的深处，在其地表深处产生热量（这就是为什么地下水恒稳层在30米以下的原因所在），所以在其表面产生的热量相对较少，由此导致地表温度相对较低，在土壤深处产生热量的光辐射全部被损耗不会出现反射；

②水泥地面，由于水泥地面密度大，太阳光辐射不易穿透，绝大部分太阳光辐射在其表面产生热量，很难进入水泥地面的深处，所以在炎热的夏季水泥地面的温度相对土壤或草地来说要高得多。；

③砂地为颗粒状的沙子组成，在沙子颗粒与颗粒之间有一定空隙，绝大部分太阳光辐射都会进入沙粒之中，当短波辐射遇到沙粒之后就会产生反射，由此形成就像弹弹球一样的来回碰撞，直到不能产生热量为止，由此使沙地比水泥地面的温度高。

三、推测依据

第一：在地球大气层得顶端与太阳星球之间有1亿5千万km的真空带，热必须通过媒质才能传递，真空为隔热体，热不可能通过真空带进行传递。那么为什么地球大气层中和地面能被太阳光加热呢，只有一种可能性，太阳光辐射的速度动能，在与空气介质和地表碰撞和摩擦过程中产生热量，由此，才能在大气层中和地球表面显现出来自太阳热量的存在。

第二、陨石是在天体掉落的岩石，在进入地球大气层后，与其物质发生碰撞和摩擦起火燃烧所形成的残余物，落地后就是陨石。因此，太阳光辐射在经过大气层和到达地面时，必然与其物质发生碰撞和摩擦，由此产生热量。如果地面或大气层中的物质可以吸收太阳光辐射获取热量，就不存有反射的太阳光辐射，但事实上反射光是存在的。

四、检验方法

设置2个1m×1m×1m密封的玻璃箱，在玻璃箱的中心部位设置温度计和压力表，1个常规空气玻璃箱蜜封即可，另一个在玻璃箱的上部设置截止阀和连接软管，首先将密封玻璃箱抽真空，然后注入400cm3的人工制造的纯二氧化碳（二氧化碳在大气层中为400ppm，比重1.53（空气=1.00），重量约为0.79g，将两个箱体放在太阳下暴晒。装有常规空气的玻璃箱将随着周围空气的温度升高而升高，注入二氧化碳的箱子，在抽真空后，温度计显示的温度将降为0℃，在与常规空气玻璃箱压力相同时，预测无论在太阳光下暴晒多长时间，其温度都不会发生变化。

当然另一个玻璃箱抽真空后，也可以注入人工生产的21%纯氧和78%纯氮或注入纯氮或纯氧进行试验，无论是一种气体或两种气体，在温度为20℃时，设定玻璃箱内气体密度为1205g/m3即可，在与常规空气的玻璃箱压力相同时，预测无论在玻璃箱中是一种气体或两种气体，其温度与常规空气的玻璃箱的温度基本相同。

五、结论

太阳光辐射之所以能够给地球大气层和地球表面带来热量，是因为，太阳是个巨大的热源，所发出的光光线密集，且具有强大的速度动能，在一定的光波波长范围内，只要遇到阻挡物，通过碰撞和摩擦就能产生热量。其太阳光辐射产生热量的基本原理是，热能转换为光辐射的动能，再由光辐射的动能通过碰撞和摩擦产生热量。

参考文献：

[1]《化工辞典》（1979年12月第二版），化学工业出版社；

[2] 360百科：《空气密度》，在线。endprint