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在我们的太阳系中,地球是唯一一个据我们所知存在生物的星球。注意这个词,据我们所知。说明我们对太阳系的认识还处在初期。探索生命的旅途还在继续。但通过所有可观测的迹象,地球在我们太阳系中是唯一一个能够,也的确存在生命的星球。
这归因于几项因素。其中一项就是地球与太阳的相对距离。由于地球处适居带,且拥有大气和磁气圈,地球表面的气温可以平稳维持。这使地表拥有温暖的流水,适宜生命存活的环境。
变化
地表的平均温度是多少取决于很多因素,包括一天和一年的时常以及温度测量的位置。已知地球自转一圈为24小时,所以没有一面是永远朝向太阳的。大体上,气温在白天升高,夜晚降低。
并且地球拥有一条斜轴(与太阳赤道大致呈23°),这就使地球的南北半球在夏季和冬季的时候分别倾向和远离太阳。由于地球的赤道区接近太阳,且地球上的一些地方拥有更多的日照和较少的云层,所以地球上不同地方的温度也差别较大。
然而,并不是地球上的所有地方都拥有四季。赤道上的平均气温较高,且不像南北半球总是有夏季和冬季。这是由于赤道所受到的光照变化不大。但在雨季的时候,气温还是会有所变化的。
测量
地表平均温度约为14°C。但据记载,这个数字是在不断变化的。例如,地球上测量得的最高温度为伊朗卢特沙漠的70.7°C(°F)。此数据来源于NASA地球天文台在年至年间夏季所做的地球温度调查。在这7年中,有5年(分别是,,,和年)卢特沙漠是地球上最热的地方。
但调查显示,并不是每年它都是最热的。年,卫星测得澳大利亚的昆士兰灌木地有69.3°C(.7°F)。这是在七年调查中第二高的温度。而年,人们在中国西部吐鲁番盆地附近的火焰山,正如它地名一般,测得了当年的最高温度66.8°C(.2°F)。
而地球上测得的最低温度则是在南极高原的俄罗斯沃斯托克站。通过地面测量的方法,史低温度为年7月21日测得的-89.2°C(-°F)。虽然在年8月10日,通过卫星数据分析得出当时南极洲的温度为-93.2°C(-.8°F;.0K),但地面测量并未测得这个数据,所以历史上的最低温度依旧是-89.2°C(-°F)。
这些测量所依据的温度读数都是根据世界气象组织的标准测得的。据准则,空气温度的测量必须避免阳光直射。因为温度计内和周围的物质会吸收辐射从而影响温度探测。且温度计必须放置在距离地面1.2到2米的地方。
相比其他星球:
虽然地球温度会随时间,季节及位置产生变化,但相较太阳系中的其他星球,它的温度算是非常稳定的。例如水星,由于它临近太阳,缺少大气且旋转速度慢,它的温度可从炙热到极寒。简言之,它面向太阳的一面温度可达°C而背向太阳的一面温度则可降至-°C。
而金星,由于它拥有一层厚厚的由二氧化碳和二氧化硫所组成的大气层,它成为了太阳系中最为炙热的星球。最热的时候,它的温度常能高达°C。同时,虽然火星的地表平均温度为-55°C,但也同时经历着温度变化。中午,其赤道位置温度高达20°C,而两极位置则低至-°C。
火星位于适居带的外圈。由于它的大气层较薄无法维持热量,所以平均来看,它的气温比地球低得多。除此之外,由于火星的偏心轨道(这意味着它轨道上的某一处比起其他星球离太阳的距离格外近),它的表面温度可差20°C。
由于木星作为气体巨星,没有实体表面,所以无法对它的表面温度进行准确预估。但木星云层顶端的温度约为-°C。同样的,土星作为一个较冷的气体巨星,它的平均温度为-°C。但由于木星位置倾斜,南北半球受热不等,所以才形成了它季节性的气温变化。
天王星在太阳系中为最冷的星球。最低温度可达-°C。而海王星的上层大气温度则是-°C。总的来说,太阳系的温度从极寒到极热,各有不同,而只有个别星球的温度足以维持生命。而在这些星球中,只有地球保持了一个严谨的平衡,使生命可以长期生存。
历史变化:
温度的记录是从两百年前才开始的,所以我们对平均地表温度的评估是有限的。纵观可考的历史,温度上上下下变化巨大。一个较为极端的例子就是37.5亿年前的太阳系初期。
那个时候的太阳比起现在的大概弱25%,而地球的大气还在形成阶段。根据研究表明,有赖于地球上甲烷和二氧化碳的浓度,它的原始环境应能保持在零度以上。
图解:在过去的24亿年中,地球经历了5个主要冰河时期,包括我们现在所生活的这一个。
图片由NASAGoddard科学可视化工作室提供。
在过去的24亿年中,地球经历了周期性季节变化,包括了五个主要冰期。它们分别是休伦冰期,瓦兰吉尔冰期,安弟-撒哈拉冰期,卡鲁冰期以及第四纪冰期。它们组成的冰河世纪增加了冰雪堆积和反射率,使更多的太阳能反射回太空。从而使地球保持了一个较低的大气温度和平均地表温度。
每个冰期之间有间冰期。在这个时期,温室气体会增加,如火山活动释放的二氧化碳。全球温度会升高,冰雪将进入解冻期。这个时期也被称为全球变暖,是当代人类争端的源头。在这个时期,人类成为了主宰气候变化的主要因素。因此,一些地质学家称其为“人类世”。
由于人们开始更多地
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