外太空是一个近乎完美的真空,那么,热量如何在太空中传递呢?
很多人会对这个问题感到困惑。简单来说,热量需要一种介质来进行传递吗?如果确实需要,那么,来自太阳的热量如何穿过真空的太空到达地球的呢?
答案很简单: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。
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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。