气象课堂：大气升温来自地球表面？不是来自太阳么？

        为什么我们说'空气是由地球加热的，而不是由太阳光加热'？

        在气象课堂中，我们经常重复“空气升温来自被阳光加热的地球表面”。但是为什么我们如此重视地球表面，难道不应该是太阳直接加热空气吗？让我们把事情搞清楚。真的，这是我们最难写的话题之一。我们会一如既往地用简单的语言解释一切。

        首先，简单地说结论：

        太阳光同时加热地球和大气。但是作为接收热能更多的 地球，它的温度更高，将会与大气共享这部分热量。

        现在，让我们来探索更多细节：

        开始之前，我们需要回忆两件事：什么是光？什么是热？

什么是光？

        我们看到的一切都是由具有不同性质的难以想象的小粒子组成的。光也不例外。光的粒子表现得像波。

        “光的粒子表现得像波，”这是什么意思？

        这意味着当一个粒子移动时，它会振荡，不是从一个位置跳到另一个位置，而是好像它同时出现在振荡发生的所有地方。粒子波振荡的两个极端位置之间的距离称为波长。

        当然，这是对复杂量子现象的一个非常粗略的简化，但目前这个解释对我们本堂课程来说已经足够了。

        具有不同能量（=不同振荡频率）的轻粒子具有不同的波长。波长决定了我们是否能看到这种光以及它的颜色。本篇后部   关于太阳 的章节对于散色：“为什么天空是蓝色”的进行了描述。

        顺便说一下，这些光粒子被称为光子。当一个光子击中某个物体时，通常这个物体可以吸收光子，并将其转化为热量，也就是说，加热。这就是我们从阳光中获取热量的方式：光子到达我们身边并被吸收。（读到这里，你是不是想到了微波炉？）

        光这部分，它看起来很清楚了，是吧，但什么是热？

        我们周围的一切，包括我们自己，都是由分子组成的。热量只是物质内部分子运动或振荡速度的一种量度。热总是从一个较热的物体传递到一个较冷的物体，因为当一个快的分子与一个慢的分子碰撞时，它的能量会加速这个慢的分子。

        任何温度高于绝对零度（零下273摄氏度）的物体都会发射光子，这些光子大部分是人眼看不见的，但如果物体达到非常高的温度，它们就会变得可见——比如说，一块红热的金属。

        空气分子也不例外。当被加热时，它们还会发射出周围物体可以吸收的不可见光子，从而变得更热。

        关于太阳

        太阳发出的光的波长非常不同-所有的颜色在同一时间发出，只有少部分能被人类的眼睛看见，更多的甚至在我们尚不可见的范围。

        不同的光子在大气中的行为也不同。这也是由于地球大气层由不同的粒子组成的事实：主要是氮、氧和臭氧的原子，还有水蒸气和其他雾化粒子——气溶胶。

        还记得光子振动吗？构成空气的粒子也会以不同的方式振动（取决于它们所用的物质）。所以，空气颗粒振动。光子振动。振动的频率决定了它们碰撞时的行为。

        光子从太阳飞走了。一个原子，例如臭氧，挡住了它的去路。如果光子的振动频率与臭氧的振动频率相同或接近，就会发生两种情况。第一种是吸收：光子被“卡”在粒子中，它吸收了它的能量——换句话说，它会变热。一般来说，地球接收到的所有太阳辐射中约有23%被大气吸收。

        例如，臭氧是大气中最能吸收太阳最危险的紫外线辐射的物质，而这些光子几乎无法到达地表。这就是为什么人们经常谈论保护臭氧层的重要性。

        第二件事是散射：光子的振动与空气粒子的振动共振（读到这里是不是像个科学绕口令？有点饶舌，但我们慢慢的多读几遍就理解了）。然后原子本身开始在它周围的各个方向发射光，即它所吸收的波长的光。

        正是由于散射，所以我们的天空是蓝色的（因为空气粒子散射蓝色光子最明显）。总的来说，大约26%的太阳辐射是散射的。

        但是，即使这样，地球表面接收到的光子也没有消失：大约29%的入射阳光被反射回太空——不仅被大气层反射，而且还被地球表面本身反射。当光和它遇到的粒子以非常不同的频率振动时，就会发生这种情况，材料的结构阻止光像穿过玻璃一样简单地穿过它。在这里我们将不进行更详细的展开，未来在一个关于镜像属性的单独主题进行讨论。

        新鲜的白雪最反光（这是为什么我们登雪山要防止雪盲的原因）。云层反射的光略多于50%，干燥的沙子——高达40%，全球的海洋——5%到20%。根据土壤类型的不同，土壤反射光的比例从5%到30%。

        你马上就能看到-所有的光都被反射了

        但是，尽管有这些损失，包括吸收、散射和反射，地球仍然接收和吸收高达48%的入射阳光。大部分散落在大气中的光仍然落在地球上，这是有帮助的。

        结果表明，太阳能够同时加热空气和地球，但是地球接收到更多的太阳热量，并且比大气更热，因为地球表面接收到更多的光子。作为一个温暖的物体，地球将热量传递给一个较冷的空气粒子。这就是为什么我们说空气被地球表面加热。