热量在太空中是如何传递的?
要了解什么是热,首先你需要知道世界上的一切都是由原子组成的。原子很小,肉眼无法直接
金星感受到太阳的热量—— 但它到底是如何感受到的呢?图片来自:NASA、SDO、AIA/Flickr.CC
要了解什么是热,首先你需要知道世界上的一切都是由原子组成的。原子很小,肉眼无法直接看到(如果想看到原子,必须使用一些专业设备。例如隧道扫描显微镜)—— 然而,正是它们构成了我们宇宙中的所有物质。
如果某物很热,则意味着它的原子具有大量能量并且运动速度非常快;
如果某物是冷的,则意味着它的原子能量非常少并且运动非常缓慢。
在阳光下,日冕的温度可达数百万度,比太阳表面高出数千度。
太空确实是真空,这意味着其中没有太多介质。然而,太空并不是完全真空。即使我们忽略恒星、行星和彗星等大型物体,太空也不是完全真空。
事实上,太阳不断地将物质(称为太阳风)吹入我们的太阳系。这是我们看到美丽极光的部分原因。
太阳表面温度达到数千度
但太阳风的密度并没有那么高。太阳风中的原子比空气中的原子少得多。这意味着它不能携带太多热量,因此它无法解释太阳的热量如何到达地球。
传热有三种方式:热传导、热对流和热辐射。真空中的传热遵循哪种方式?我们可以从传热的三种方式来分析:
传导
传导是科学家所说的通过接触进行的热传递。如果你触摸热的东西,它就会将热量传递给你。如果你触摸冷的东西,就会将热量传递给它。
有些材料,例如金属,是良导体。其他材料,例如玻璃,是不良导体,被称为绝缘体。
加热也可以进行多次。例如,如果您将金属勺子放入一大杯热茶中,热量会从茶传递到勺子,然后从勺子传递到您的手。
但我们并没有接触到太阳(幸好不是——,它的表面温度超过了5000摄氏度!),而且太空是真空的,所以没有任何东西可以像勺子一样导热。
所以我们可以排除传导。
红巨星的表面温度约为5000度
对流
对流是通过流体流动进行的热量传递。液体和气体都可以通过对流传递热量,其中原子将热量和能量从热区域传递到冷区域。
如果你有过在浴缸里洗澡的经历,如果浴缸里的水开始变冷,然后你打开热水龙头,你会感觉到热水从水龙头流到另一端浴缸的。
然后热原子与较冷的原子碰撞,通过传导传递热量,直到浴缸中的水达到均匀的温度。
但由于太空是真空,因此没有液体或气体通过对流将热量从太阳传递到地球。
所以我们可以排除对流。
辐射
热物体,例如太阳,甚至我们自己的身体,都会散发热量。当物质原子移动和振动时,它们会释放电磁能或“辐射”,称为“热辐射”。
电磁能有一个范围或频谱,有多种类型—— 其中一些我们可以看到,彩虹是“可见光”。还有一些我们看不到的类型,但它们仍然存在,例如我们身体辐射的红外线和我们用来做饭的微波能量。
与传导和对流不同,辐射不需要介质来传递热量。
能量以光速从太阳辐射出来。通过真空到达地球后,一部分被我们的大气层吸收,一部分通过大气层辐射到地表。其中一些甚至会被皮肤吸收。
用户评论
我一直很好奇宇宙中的事物是怎么传递热的。原来不是通过空气流动才对!这个解释真是太有意思了了,让我对星空和太空中现象有了更深的理解。
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辐射传播确实是我之前没接触过的概念,文章讲解得非常清晰呢!以前总是认为热量只能通过物质传导,现在才知道宇宙中还有这么多神奇的地方!
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太空真是一个神秘的地方,各种能量和热量的传递机制都让人感到惊叹。文章提到的辐射、红外线等等,看来以后需要学习一下相关的知识了!太空中传递热量的方式确实与我们在地球上的理解有所不同。
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太空中怎么没有空气?气体传导的话根本无法完成吧?真是想不到热量还能通过这种方式传播!这篇文章给我打开了一扇全新的窗户,宇宙的奥妙令人赞叹不已!
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讲道理,我之前一直觉得太空应该是非常寒冷的,毕竟是真空状态啊。没想到热量传递有这方面的特殊机制,真是太奇妙了!
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文章内容很全面,解释也比较详细,让我对热量在太空中传导的方式有了很好的了解。以前总是认为只有物体直接接触才能传递热量,现在才知道辐射这种神奇的方式真的存在!
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太空真冷啊!不知道宇航员是怎么应对这样的温度呢?文章里提到的红外线是宇宙中的热量主要传播媒介,确实很有道理。太空中没有空气,只能通过 radiation 来传递热量,真是让人感到好奇!
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这篇文章让我对理解太空的温度有了新的认识!原来热量不是只有通过直接接触或传导的方式传递,辐射也是一种重要方式。太空中的温度变化也太复杂了!
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感觉文章描述得不够具体啊,辐射的过程是什么样的?具体的原理能不能解释清楚一点呢? 我想了解更多关于红外线的知识,文章可以多补充一些相关信息!
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这篇文章很有趣,让我对宇宙中热量传递机制有了更深入的了解。文章里提到的太空舱需要特殊的设计来防辐射冲击,真是太有意思了!
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