地球的温度是从哪来的?

吴 志


温度是分子或原子的运动,运动越激烈温度越高。亚原子粒子运动不是温度,但有可能产生温度,只要能刺激分子和原子运动,也就是制造出温度。可能中微子不能产生温度,或产生的温度可以忽略不计,因为与地球物质发生的相互作用极小。

最典型的是电流,电子以光速前进,从人身流过感觉不到温度,当遇到较大阻力时就产生温度了。比如,大量电流从人体流过,受到人体电阻阻挡,就会产生大量温度,甚至把人体烧焦。质子、中子从人身体穿过对人有伤害,但没有形成明显高温,若中子穿过一大块铀时,就能引发核裂变,引起爆炸和高温。离子的运动应当视为温度,离子属另类原子,只是多了或少了电子。

地球的温度来自四个方面:一是来自太阳辐射。光辐射、红外辐射和其他电磁辐射,都能程度不同地引起分子和原子运动。二是来自宇宙辐射。宇宙辐射也能推动分子和原子运动。三是来自太阳风。太阳风冲入地球,在两极形成极光,本质是带电粒子冲击大气,也就是制造温度。四是来自地球自身。这就很复杂了,燃烧、爆炸、摩擦、震动和其他化学反应、物理运动等都能产生温度。

最要命的是,地球接受和产生的热量绝大部分都捂住了,只有极少通过辐射释放出去,可以想象一下地球的辐射有多微弱。真空是隔热的,大气层之外可以视为真空,热量无法通过真空传递和对流出去。这样地球就会越来越热,最终会像金星那样表面平均温度高达462℃,连铅都熔化了,人登上金星就会气化。人类只看到工业革命以来制造了大量二氧化碳,却没看到同时制造出来的温度,二氧化碳没有消失,温度也没有消失,或说绝大部分都留在了地球。

地球大气层中的二氧化碳被人类视为一床棉被,把地球的热量捂住了,可能人类高估这床棉被的作用了,即使没有这床棉被,地球能通过辐射释放出去的热量还是有限的。就像人高烧四十度,捂着棉被睡了,你不能抱怨棉被太厚,只能寻找体温升高的原因,毕竟棉被不能产生热量。假如人体外围被真空包裹,即使把棉被掀掉也不能降温多少。扬汤止沸是必要的,更重要的是釜底抽薪。要给地球降温,关键在于堵住热源,别让地球接收和产生那么多热量。从现在开始,地球热平衡是需要人类考虑和实现的目标,也就是说要给地球一个恒定温度或温度区间。

地球温度产生有两个主要渠道:一是人类燃烧。工业燃烧,汽车燃烧,厨房燃烧,山火燃烧等。二是地球发热。先别说地核有多热,地壳之下就是岩浆,地壳平均厚度仅17公里,在这么表浅的地方就有这么高的热量,人类还搞不清什么原因,那些被认为是原因的都不是主要原因。地核温度4000-6800℃,相当于太阳表面温度,原因人类也没搞清楚。

自由电子与正离子高速碰撞和结合,是地球热量的重要来源。地球是能导电的天然导体,这意味着充斥着大量正离子或能被自由电子电离。地球表面和内部的运动,都能把原子拆成正离子和自由电子,就像摩擦产生正离子与自由电子一样,自由电子产生后会向正离子最多的方向流动,以光速扑向正离子的怀抱,这就难免与正离子的绕核电子碰撞,释放出光子和红外粒子等,于是产生热量。电子击中原子核中的质子,应该没有热量产生,正负电荷相撞就紧紧拥抱了;电子击中原子核中的中子,也会产生光和热,因为中子带有弱负电,负负相斥,迸发出光子和红外粒子。

凭什么说电子与正离子碰撞产生热?冬天穿棉衣或毛衣时,在运动和摩擦中会拆解出许多正离子与自由电子,由于比较干燥,缺乏导体,自由电子云集某处,当人触碰到时,就会听到叭的一声,夜间可见火星跳出,手上还有触电的感觉,这是自由电子与人体皮肤的正离子结合,或与衣服上的正离子结合。只是微弱的升温瞬间消失,人感觉不到。用塑料梳摩擦衣服,也能制造较多正离子和自由电子,也能产生静电。电线短路时也会产生热,甚至会烧坏电线金属和塑料皮,严重的引起火灾。电焊是通过人造短路引起高温,自由电子冲击原子,把原子电离,瞬间形成正离子,然后接替补位,在这个过程中有自由电子与绕核电子相撞,形成光和热。

为什么人类看不到地表有这种现象?一是强度不够。一个或几个电子与正离子相撞和结合,产生的光和热极少,不足以激发人的视觉系统。尤其白天光不可见,声听不到,都被掩盖了。有摩擦的地方都在摩擦面产生电子与正离子,被遮挡不可见。二是瞬间分离又结合。人类和自然制造出电子与正离子后,分手后都未走远,瞬间又复合了,近距离分离与复合产生能量较小,电子集团远距离冲击才能产生较大能量。在特殊情况才能制造出较多两性粒子,并暂时不能重新结合。三是自由电子产生后主要向正离子云集的方向运动。正离子主要云集在地下某处,或远或近,或深或浅,地下物质密度大、湿度大,意味着电阻最小,往下走是电子运动的最佳路径。地下某处的正离子云集,可以视为地球小磁极,地面产生的自由电子主要流向最近最强的磁极,这种磁极非常多,有的很大,有的很小,一把正离子就可以视为一个小磁极。

假如地壳下方的地幔存在大量正离子,地壳和地面又产生大量自由电子,包括刮风、下雨、海浪、河流和地震,加上人类的所有活动,都能制造大量自由电子,这些自由电子以光速冲到地幔中的磁极,就会发生激烈碰撞和产生高温,累积到一定程度就把岩石熔化了。岩浆是液体,液体是流动的,地球自转与公转都能带动岩浆流动,尤其人类不能察觉的时快时慢,更能造成流体的晃动,这样会把原子拆分为电子与正离子,在高温状态下它们不能复合,这里一大堆电子,那里一大堆正离子,就像太阳表面情况一样,正负电荷集团在引力作用下会向对方运动,发生激烈碰撞和短暂结合,又被高温拆解为电子和正离子,就这样不断制造出温度来。

地壳与地幔之间是岩浆,地壳是漂浮在岩浆之上的,地壳与地幔运动不同步形成摩擦,就会产生更多的正离子与自由电子。漂浮在熔岩上的地壳还分裂成多个板块,板块经常相撞、挤压和骑叠,形成大大小小的地震,也制造出大量正离子和自由电子。地球每年发生五百多万次地震,平均每天发生一万多次。

地电的流动会产生热量。地球不是超导体,无论土壤还是水体都是有电阻的,电流经过时或多或少会产生热量。就像电线和电器发热一样,电流较大,电线较小,热量就飙升了。手机充电发热也是同样道理,有些低档手机充电时会烫手,甚至担心引燃床铺,就是电阻太大了。手机、电炉、电灯、电脑、电视、冰箱等电器都会发热,这是电阻造成的。电阻越大,热量越大,这些热量构成地球热量的一部分。

地球分子与原子分拆或结合都会产生热量。无论是分子还是原子都一样,分拆是电子、正离子向四方冲出,碰撞附近的分子与原子,从而产生热量。道理同原子弹核裂变一样,只不过没有链式反应。结合是分子与分子、原子与原子、离子与电子之间结合,在结合的瞬间会发生碰撞,多为电子碰撞电子,从而释放出热量。道理同氢弹核聚变一样,只是规模和强度没有那么大,也不是原子核的结合。分拆与结合,来自化学反应和物理运动。粮食发酵、酿酒发酵、肥料发酵都可以产生热量,就是化学反应导致分子或原子发生了碰撞。地球的所有化学反应都能带来热量,许多物理运动也能带来热量。

人体温度从哪里来?主要来自食物与人体物质发生化学反应,有的物质分拆,有的物质聚合,在这个过程中释放出热量。人体中的蛋白质和DNA都是生物大分子,就是一个个小分子连接上去的。体能运动、生理运动和心理运动,都能造成分子碰撞并释放出热量。大脑占人体重量2%,但耗氧量占25%,血流量占心脏输出量15%,说明有大量化学反应在大脑发生,也就制造出较大热量。从这个角度看,大脑是一个大火炉或说化学反应炉。

原子核辐射也能制造热量。无论什么物质,只要温度高于绝对零度,原子核都有辐射释放,辐射会推动自身原子和分子运动,也会推动周边原子和分子运动,原子或分子的运动激烈程度就是温度了,这是被人类忽视的问题,可能产生的温度是巨大的。人类认为核辐射来自重元素,只不过重元素核辐射强度大,能被人类监测到,其实轻元素也有核辐射,除非原子核只有一个质子,没有中子,这样就不发生碰撞,也就没有核 辐射了。根据中子的多少,氢可分为氕、氘、氚、氢-4、氢-5、氢-6、氢-7,中子越多越不稳定,因为中子越多碰撞越多,辐射越大,一个质子也很难抓牢那么多中子。单身家庭最稳定,一夫一妻其次,一夫多妻最不稳定。氕原子核只有一个质子,没有中子,所以氕的丰度高达99.98%,即在氢同位素中占比这以高,这也是宇宙看起来几乎都是氢的原因,因为氢或氕是最稳定的元素。

人类认为,元素周期表最后的那些重元素是衰减的,即随着不断辐射自身会解体。其实,任何元素都是衰减的,只是越轻衰减得越慢,即使是氕也会衰减,因为质子也有辐射。这不意味着氕衰减完了就是宇宙的终结,质子也能从外界获得能量补充,衰减到一定程度就由释放辐射转为吸收辐射。

虽然地球南极圈与北极圈的冰层持续崩塌,但还是要进一步确认地球是在持续变暖,因为太阳变化、磁场变化、地轴变化、降水紊乱、洋流紊乱、风向风速紊乱、气候变化和季节更替紊乱等,也可以导致地表温度分布错乱,或说重新分布。假如地轴倾斜度发生变化,地球表面的温度也会发生变化。极端情况是,南北两极变成赤道两点,赤道两点变成南北两极。今年科威特出现了74度的高温,美国出现了81度的高温,但我国北方多地11月上旬出现罕见的强降雪,有了初冬的寒冷,气温与往年相比明显偏低。世界也出现了异常低温,有些热带地区出现了降雪。据中国气象台监测,赤道中东太平洋海温偏冷,预计冷水将进一步加强。有科学家认为,今年将是六十年来的最冷的冬天。

要在地球各经纬度平均布设较多的测温点,包括陆地和海洋,陆地监测点要测不同高空,从零高度测起;海洋监测点要测海平面、各种深度、不同高空,把全年各处测得的温度进行平均,得到的温度视为当年地球温度,然后逐年追踪,画出曲线,就可以得出地球温度走势图了,这才是最科学、最全面、最准确的地球温度,这样才好对症下药。不是怀疑地球变暖,而是要取得科学依据和数据。

给地球降温有几个渠道:一是遮着点太阳,别吸收太多热量,在《温室效应的成因与对策》一文有方法介绍。二是制造几个人造月球,体积大,重量轻,可以是空心的,不断绕地运动把阳光挡住就行。三是把地表和地下的自由电子吸走,即采集地电,为人类服务,并降低地球温度。四是提升地球轨道,离太阳远一点,这样太阳辐射就减少了。能稳住地球轨道不再下坠也行,让地球轨道下坠更缓慢也好。也许有人认为这是天方夜谭或几百万年以后才能实现,其实现在就能做到,只是工程较大,见效缓慢,但现在做还来得及。具体方法见《高温超导体的悬浮与倒挂原理》。

无论是谁登上了科学顶峰,人类都要倾听他的声音,在科学上让他引领人类前进,因为他站得高看得远,不然人类随时都有可能坠入深渊,全军覆没,灭亡了还不知是怎么死的。地球年龄46亿年,人类年龄三百万年,智人年龄二十万年,人类文明只有几千年,太不匹配了,说不定人类已经被热死或冷死多次了,然后又得从头再来,从单细胞开始进化,或从某种动物开始进化出高智慧生命,不一定是人模样,史前文明也不一定是人模样。



                                                                    2021年11月9日



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