為什么光能在太空傳熱
- 教育綜合
- 2024-11-10 17:44:38
外太空是一個近乎完美的真空,那熱量是怎么在太空中傳遞的呢?
太空是一個近乎完美的真空,那么,熱量如何在太空中傳遞呢?很多人會對這個問題感到困惑。簡單來說,熱量需要一種介質(zhì)來進行傳遞嗎?如果確實需要,那么,來自太陽的熱量如何穿過真空的太空到達地球的呢?答案很簡單:熱量是太陽釋放出的一種能量形式,通過輻射進行傳播,這就是為什么地球能感受到太陽的熱量。
什么是熱量?這個問題似乎不言自明,但是如果真的深入挖掘," 熱量 " 的概念遠非 " 溫度計測量的東西 "。在日常生活中,當(dāng)感覺溫度很高時,我們就會說某物發(fā)出 " 熱量 ",或者我們也會說空氣被全球變暖等效應(yīng) " 加熱 "。然而," 熱量 " 的最基本定義是什么呢?
熱量是一種能量形式,它是來自構(gòu)成物體粒子的熱運動。粒子做永不停歇的無規(guī)則運動,彼此互相撞擊和反彈。這些粒子運動和撞擊的越快,那物體也越熱。當(dāng)使用熱源加熱物體時,實際上就是提高粒子的平均動能,從而提高其整體溫度。
熱傳遞熱量的傳遞有三種方式:熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。
當(dāng)兩個物體彼此接觸時,就會發(fā)生熱量交換,這就是熱傳導(dǎo)。這是最重要和最常見的熱傳遞方式,其本質(zhì)是兩個物體中粒子之間的能量轉(zhuǎn)移。另一方面,熱對流使指通過流體(例如空氣、水等),熱量從一個地方傳遞到另一個地方。
由于很多熱傳遞過程都是以熱傳導(dǎo)和熱對流的形式,因此很容易誤認為這些是傳遞熱僅有的兩種方式。通過輻射的熱傳遞,第三種傳熱方式,也是使地球能獲得太陽熱量的方式,那就是熱輻射。在太空中,雖然幾乎沒有任何粒子(使其成為近乎完美的真空),但是存在輻射,當(dāng)與物體碰撞時,輻射被轉(zhuǎn)換成熱量。輻射不僅加熱地球上的物體,而且還包括那些不在地球上的物體,例如國際空間站、月球和太陽系的各種天體。
太陽通過核聚變反應(yīng)源源不斷地釋放出大量的能量,然后通過電磁波在太空中傳遞。太陽釋放出的輻射跨越整個電磁波譜,其中包括紅外線、紫外線和 X 射線。當(dāng)然,太陽還發(fā)射出位于可見光譜范圍內(nèi)的電磁波,這也正是為何我們可以看到太陽!
太陽和地球之間的太空冷到不行,為何太陽光照到地球卻能變熱?
太陽和地球之間的太空空間溫度非常低,為接近絕對零度的-270℃,是因為太空極其空曠,缺少與陽光作用的物質(zhì),陽光中的能量無法傳導(dǎo),而地球近地軌道上溫度卻要高得多。溫度的本質(zhì)是分子的熱運動,所以要有較高的溫度就必須有足夠的熱量傳遞。而熱量傳遞的方式主要有導(dǎo)熱、熱對流及熱輻射,導(dǎo)熱需要物質(zhì)直接的接觸,對流需要空氣,熱輻射是唯一種可以穿越太空空間的熱量傳遞方式。太陽就是靠著可見光、紫外線、紅外線等電磁波溫暖地球,物質(zhì)分子在受到電磁波的作用,分子的運動加劇,表現(xiàn)出來的就是溫度的提升。
而地表物質(zhì)吸收了能量之后,又可以由于和大氣的直接接觸、熱輻射再次將熱量返回大氣,加上大氣運動,就是夜晚雖然沒有陽光照射,地表溫度卻不會很低的原因。太陽和地球之間的廣闊空間缺乏物質(zhì)分布,幾乎真空,沒有和陽光作用的物質(zhì),溫度就會比較低,但是若太空陽光照射在物體表面,溫度依然會比較高。
地球附近和月球等天體表面的溫度不是只有低溫,由于地球大氣層的厚度大概有1000多公里,只不過主要的質(zhì)量都分布在距地面100公里的范圍內(nèi),在近地的幾十公里內(nèi),溫度隨著海拔的上升而降低,但是到了電離層之上的大氣空間,由于陽光對稀薄大氣分子的作用,那里的溫度可以達到數(shù)千攝氏度,不過也由于物質(zhì)分布稀薄,熱量難以傳導(dǎo),人在那里可能感受不到溫度有多高,只有陽光直接照射到皮膚上才感覺到熱。
月球表面其實也不是沒有大氣,而是有極其稀薄的散佚層,白天受陽光照射溫度可以達到一百多度,但是到了晚上稀薄的散佚層無法保持熱量,月球表面的熱量又快速地輻射出去,溫度可降低至-180℃。
人感覺到的變熱是溫度的上升,是因為接觸到的物體溫度高于人體,這需要物體本身要吸收足夠的熱量,物體的熱量經(jīng)傳導(dǎo)的方式進入人體,由于熱量傳遞太快,皮膚感受器才感受到熱等感覺。
為什么太陽在太空也可燃燒?
太陽的原始高溫是由它的內(nèi)部壓力而來。根據(jù)萬有引力定律原理,物體的質(zhì)量越大,其引力就越大。早年的太陽在滾雪球般發(fā)展時,隨著質(zhì)量的增加,引力也愈強, 吸引周圍的物質(zhì)就越多,就更增加了質(zhì)量,如此回圈,太陽的質(zhì)量越來越大。同時質(zhì)量越大內(nèi)部壓力越大,從而溫度不斷的升高。產(chǎn)生熱核聚變的條件是要有足夠的 壓力(稱之為臨界壓力)和合適的點火溫度.隨著原始太陽質(zhì)量的不斷增大內(nèi)部壓力和溫度的升高
達到滿足產(chǎn)生熱核反應(yīng)的條件后
太陽就開始發(fā)光發(fā)熱
成為 一顆恒星.一般來講
氣體星球要成為恒星
必須要有一定的質(zhì)量
這樣它內(nèi)部的壓力和溫度才能達到熱核反應(yīng)的條件
這個質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量.典型的例子就是我 們太陽系中最大的氣態(tài)行星—木星,同樣也是由氫元素構(gòu)成的氣態(tài)星球,但由于它的質(zhì)量小于臨界質(zhì)量,內(nèi)部的壓力和溫度達不到產(chǎn)生熱核聚變的條件,所以它只能 是一顆氣態(tài)行星。不過它是一顆潛在的太陽,有科學(xué)家推測,將來太陽毀滅后,沒有太陽制約的木星將憑著它太陽系老大的地位吸引周圍的行星自成一個小太陽系, 同時也不斷吸收周圍的物質(zhì)增加質(zhì)量,達到臨界質(zhì)量后就會發(fā)光發(fā)熱,成為另一顆太陽,不過那是50億年以后的事了。
參考: zhidao.baidu/question/5246524
其實太陽唔系燃燒... 系太空,冇氧點燃燒?! 太陽系原子同原子發(fā)生反應(yīng) 釋放左能量~其中有光能~ 所以有光傳黎我地地球~ 當(dāng)然,光系可以系真直傅送
參考: MYSELF
在沒有空氣的太空中,熱量究竟是怎么傳遞的呢?
金星感受到了太陽的熱量——但是到底是怎么感覺到的呢?要理解熱是什么,首先,你需要知道的是,世間萬物都是由原子構(gòu)成的,原子很小,小到無法用肉眼直接看到它們(想要看到原子,必須借助一些專業(yè)的設(shè)備,比如隧道掃描顯微鏡)——然而就是它們構(gòu)成了我們宇宙中的所有物質(zhì)。
如果某些東西是熱的,這就意味著它的原子有很多的能量,并且運動得很快;如果某些東西是冷的,那就說明它的原子只有很少的能量,并且運動得很慢。
在太陽中,日冕的溫度可以高達上百萬度,比太陽表面幾千度還要高
太空確實是真空的,這意味著太空中沒有多少介質(zhì)。然而,太空并不是完全真空的。即使我們忽略掉像恒星、行星和彗星這樣的大物體,太空也不是完全真空的。
事實上,太陽不斷地將物質(zhì),即太陽風(fēng),吹入我們的太陽系。它就是導(dǎo)致我們看到的美麗的極光產(chǎn)生的部分原因。
太陽表面的溫度高達上千度
但是太陽風(fēng)的密度并不大——太陽風(fēng)中的原子比空氣中的原子要少得多。這意味著它不能攜帶太多的熱量,所以它并不能解釋太陽的熱量是如何到達地球的。
熱量傳遞有三種方式:熱傳導(dǎo)、熱對流與熱輻射。熱量在真空中傳遞究竟遵循的是哪一種方式,我們可以從熱傳遞的三種方式來進行分析:
傳導(dǎo)傳導(dǎo),就是科學(xué)家們所說的通過接觸來傳遞熱量。如果你摸到熱的東西,它就會把熱量傳遞給你。如果你到摸冷的東西,你就會把熱量傳遞給它。
有些材料,如金屬,是良導(dǎo)體。其他材料,如玻璃,是不良導(dǎo)體,被稱為絕緣體。
熱也可以經(jīng)過多次傳導(dǎo)。例如,如果你把一個金屬勺子放入一大杯熱茶中,熱量會從茶傳遞到勺子,然后從勺子傳遞到你的手上。
但是我們沒有接觸到太陽(幸好沒有——它的表面溫度超過了5000攝氏度!),而且太空是真空的,所以沒有任何東西可以像勺子一樣傳導(dǎo)熱量。
所以我們可以排除傳導(dǎo)。
紅巨星的表面溫度大約在5000度左右
對流對流,就是流體通過流動來傳遞熱量。液體和氣體都能以對流的方式傳熱,即原子攜帶熱量和能量,從熱的區(qū)域轉(zhuǎn)移到冷的區(qū)域。
如果你曾經(jīng)有過在浴缸里洗澡的經(jīng)歷,如果浴缸里的水開始變冷,然后打開熱水龍頭,你會感覺到熱水從龍頭流向浴缸的另一端。
然后,熱原子會與較冷的原子碰撞,通過傳導(dǎo)來傳遞它們的熱量,直到浴缸里的水達到均勻的溫度。
但由于太空是真空的,沒有液體或氣體以對流的方式來把熱量從太陽轉(zhuǎn)移到地球。
所以我們可以排除對流。
輻射熱的物體,如太陽,甚至我們自己的身體,都會散發(fā)熱量。當(dāng)物質(zhì)的原子運動和振動時,它們會釋放出電磁能量,或“輻射”,這被稱為“熱輻射”。
電磁能量有一個范圍,或者說是光譜,有多種類型——其中一些我們可以看見,彩虹就是‘可見光’。還有一些類型是我們雖然看不到,但它們也是存在的,比如我們的身體輻射的紅外線與我們用來做飯的微波能量。
與傳導(dǎo)和對流不同,輻射不需要介質(zhì)來傳遞熱量。
能量以光速從太陽輻射出來,穿越真空到達地球之后,其中一部分被我們的大氣所吸收,還有一部分會穿過大氣輻射到地表,這當(dāng)中的一些甚至還會被你的皮膚吸收。
地面吸收了來自太陽的輻射之后,就會變熱,繼而釋放熱量,在這個過程中,其中一些熱量會通過‘熱傳導(dǎo)’的方式傳遞出去——比如夏天沙灘上的熱沙會灼傷你的腳,有些熱量還會通過風(fēng)和洋流的‘熱對流’進行傳遞,有些則以輻射的形式進入大氣層,甚至到達外太空。
太陽為什么能在太空中燃燒?
那不是燃燒,是核聚變,4個氫原子核聚變成1個氦原子,或者幾個氫的同位素原子,放出大量的內(nèi)能和光能。展開全文閱讀