太阳和地球之间的宇宙那么冷,热量是怎么传到地球的?

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新科技17
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热量是太阳释放出的一种能量形式,通过辐射进行传播,这就是为什么地球能感受到太阳的热量。

什么是热量?

这个问题似乎不言自明,但是如果真的深入挖掘,“热量”的概念远非“温度计测量的东西”。在日常生活中,当感觉温度很高时,我们就会说某物发出“热量”,或者我们也会说空气被全球变暖等效应“加热”。

然而,“热量”的最基本定义是什么呢?

热量是一种能量形式,它是来自构成物体粒子的热运动。粒子做永不停歇的无规则运动,彼此互相撞击和反弹。这些粒子运动和撞击的越快,那物体也越热。

当使用热源加热物体时,实际上就是提高粒子的平均动能,从而提高其整体温度。

热传递

热量的传递有三种方式:热传导、热对流和热辐射。

当两个物体彼此接触时,就会发生热量交换,这就是热传导。这是最重要和最常见的热传递方式,其本质是两个物体中粒子之间的能量转移。

另一方面,热对流使指通过流体(例如空气、水等),热量从一个地方传递到另一个地方。

由于很多热传递过程都是以热传导和热对流的形式,因此很容易误认为这些是传递热仅有的两种方式。

通过辐射的热传递

第三种传热方式,也是使地球能获得太阳热量的方式,那就是热辐射。在太空中,虽然几乎没有任何粒子(使其成为近乎完美的真空),但是存在辐射,当与物体碰撞时,辐射被转换成热量。

辐射不仅加热地球上的物体,而且还包括那些不在地球上的物体,例如国际空间站、月球和太阳系的各种天体。

太阳通过核聚变反应源源不断地释放出大量的能量,然后通过电磁波在太空中传递。太阳释放出的辐射跨越整个电磁波谱,其中包括红外线、紫外线和X射线。

当然,太阳还发射出位于可见光谱范围内的电磁波,这也正是为何我们可以看到太阳!

由于电磁波的传播不需要介质,这意味着它们可以穿过真空。因此,我们能看到太阳,也能感受到太阳的热量。太阳辐射由无质量的能量包——光子——组成。光子自由地穿行在宇宙空间,而当它们撞到物体时,物体就会吸收光子。光子的能量传递给物体,物体的能量增加,然后就被加热。

除此之外,地球的大气层可束缚住50%的太阳热量,防止其逃逸到太空,使地球保持温暖。
所以,关于热量怎么可能会在真空中传递的这个问题很好回答:不是“热量”在真空中传播,而是不需要介质就能传播的电磁辐射!

回答问题之前先纠正问题中出现的一个误区,太阳传输给地球的并不是热量,太阳散发传输出来的是辐射而已,准确的说是电磁波辐射,简称“电磁辐射”。

为了更好的解释这个问题,同时便于大家更好的理解,这里首先得弄明白两个知识,温度以及温度的传递方式。

热力学中,温度取决于物质内部原子、分子等粒子的动能,粒子动能越大,物质温度也就越高。

温度的传递方式有三种,分别是热传递、热对流以及热辐射:

“热传递”中交换的能量又被称作热量,它不是一个态函数,和温度有本质差别,所以热传递需要物质存在直接的接触,这种传递方式也是我们日常生活中最常见的一种。

“热对流”是通过流动介质热微粒由空间的一处向另一处传播热能的现象,这种方式只能发生在流体(气体和液体)之中, 且必然同时伴有流体本身分子运动所产生的导热作用。

“热辐射”是物体由于具有温度而辐射出电磁波的现象称之为热辐射,一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射,温度愈高,辐射出的总能量就愈大,最关键的是电磁波的传播无需任何介质,所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。

综合上文所述,再回到问题本身,有点常识的人都知道宇宙中星体之间都是真空,而且是近乎于绝对的真空,所以极度缺乏产生和传递温度的原子、分子。从理论上处于真空的外太空是不存在温度说法的,所以也就不存在传递温度,宇宙中只存在传递电磁辐射的说法。

另外太阳和地球之间实际已经不能用“冷”来形容了,太空里的温度近乎接近于“绝对零度”,之所以它还达不到绝对零度,原因是太空中并非绝对的真空,它依旧有极少数的原子、分子等粒子存在。

地球能获得太阳热量的方式就是通过热辐射传递,电磁辐射的载体是“光子”,在真空中它的传播速度为光速(电磁辐射主要包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线,其中的可见光是人眼能观察到的电磁辐射)

在太空中,虽然几乎没有任何粒子,但是存在辐射,当辐射与原子、分子等粒子碰撞时,辐射便会转换成热量。

太阳通过核聚变反应源源不断地释放出大量的能量,然后通过电磁波在太空中传递。太阳释放出的辐射跨越整个电磁波谱,其中包括红外线、紫外线和X射线,同时还发射出位于可见光谱范围内的电磁波,这也正是我们可以看到太阳的原因。

由于电磁波的传播不需要介质,这意味着它们可以穿过真空。因此,我们能看到太阳,也能感受到太阳的热量。太阳辐射由无质量的能量包“光子”组成,自由地穿行在宇宙空间,当它们撞到物体时,物体就会吸收光子。光子的能量传递给物体,物体的能量增加,然后物体就会加热升温了。
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