外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(jìn)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(dá)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(jìn)行傳播,這就是為什么地球能感受到太陽的熱量。
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(yuǎn)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(rèn)為這些是傳遞熱僅有的兩種方式。
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。
太陽輻射
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!
由于電磁波的傳播不需要介質(zhì),這意味著它們可以穿過真空。因此,我們能看到太陽,也能感受到太陽的熱量。太陽輻射由無質(zhì)量的能量包——光子——組成。光子自由地穿行在宇宙空間,而當(dāng)它們撞到物體時,物體就會吸收光子。光子的能量傳遞給物體,物體的能量增加,然后就被加熱。
地球大氣層
除此之外,地球的大氣層可束縛住50%的太陽熱量,防止其逃逸到太空,使地球保持溫暖。
所以,關(guān)于熱量怎么可能會在真空中傳遞的這個問題很好回答:不是“熱量”在真空中傳播,而是不需要介質(zhì)就能傳播的電磁輻射!
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