真空不導熱，太陽光是怎麼穿過太空曬熱地球的？

2020-10-18 星辰大海種花家

真空無法產生傳導和對流，這兩個定義無比準確，相信各位都知道在沒有任何介質的情況下傳導和對流是無法發生的，但輻射可以無所顧忌的穿過真空，從太陽到達地球，慷慨的給予每一個生命以熱量！但這裡有幾個問題，太陽的熱輻射是怎麼穿過真空的？所謂的真空真的是沒有任何物質嗎？為什麼會說有宇宙塵埃？

太陽的熱輻射是怎麼穿過真空的？通過什麼介質？

地球從太陽上獲得的熱輻射的主要來源就是可見光輻射，當然還有我們看不到的紫外和紅外波段，如果各位有衛星通信經驗的話，肯定還知道有一個來自太陽的強射電幹擾，另外也還有大部分被大氣層阻擋的X射線輻射和γ射線輻射，簡單的說，太陽就是一個全波段的射電源，從微波段開始到可見光再到伽瑪射線，整個頻段都覆蓋了透徹，但它們的分布有些區別：

  • 可見光部分佔太陽輻射總量約50%

  • 紅外部分佔太陽輻射總量約43%

  • 紫外部分包括Χ射線等，佔太陽輻射總量的7%

這些輻射的全頻段就是電磁波，當然我們是認識光在前，而認識光也是電磁波則比較靠後了，早在古希臘時期的先賢就認為世界是有四種元素構成的，分別是：「水、火、土、氣」，而亞里斯多德則提出了第五元素以太，牛頓曾經借用以太作為引力傳遞的介質。

早期認為光是粒子時並沒發現這是一個嚴重問題，因為粒子傳播大家都覺得沒有介質並這很正常，但後來發現了光也是一種波，突然問題就變得很嚴重了，比如聲波需要通過空氣或者水或者固體來傳遞，而且介質越硬速度越快，比如水中的聲速比空氣快，鋼材中的聲速比水中快，而光的速度在19世紀初已經測試個大概了，大約30萬千米/秒，這可是一個嚴重問題，什麼物質中傳播能讓光這麼快呢？

必須是以太，以太就是一塊磚，哪裡需要哪裡搬！當年牛頓用以太來傳遞引力，現在光也在以太中傳遞，下面還有電磁以太，因為它需要傳播電磁波！當1860年代麥克斯韋通過他的方程組推導出電磁就是光，而且光速是一個常數時，科學界並沒有意識到這是一個問題，但到1887年以太論的狂熱支持者麥可遜和莫雷想要測試下以太漂移時卻發現是個零結果，到底是以太不存在還是光速不依靠以太？但無論是哪個結果都差不多，以太時代該結束了！

愛因斯坦拋棄以太論以光速不變和狹義相對性原理推出了狹義相對論，結果大家都知道了，大獲成功，死守以太論的洛侖茲和龐加萊後悔不已，當然愛因斯坦也認為即使他不推出，5年內必然也有人會推出。

至此我們了解到光/電磁波穿過真空時不需要任何介質的，所以我們可以放心大膽跟太陽光說，放馬過來吧！

光不是只穿過了宇宙麼，為什麼曬到人身上就感覺熱了呢？

首先我們要來認識下什麼叫熱，有溫度就是熱，沒溫度就是冷，這是大家不太嚴謹的形容方式。當然無論熱或者不熱，它都有溫度，只不過熱的溫度遠高於體溫，冷的溫度遠低於體溫罷了，那麼問題來了，溫度到底是個什麼東西？

曾經歷史上將它理解為熱質說，認為熱質是一種沒有質量的氣體，物體吸收熱質後溫度會升高，釋放熱質時則會降低。在1798年英國科學家監督加農炮鏜孔時發現，鑽頭的摩擦會導致高熱，而越鈍的鑽頭則越熱，因此他提出了分子運動的理論。

1799年漢弗裡·戴維在設置了一個實驗，周圍環境隔絕的容器中兩塊摩擦的冰，最後融化成了水，因此漢弗裡·戴維認為熱質不存在。

1840年焦耳進行了多次導體發熱實驗，發現其熱量和電流的平方成正比，因此他認為熱量只是一種能量的形式。1850年時魯道夫·克勞修斯發表論文提出熱質說及分子運動論其實不相容，熱質說成為歷史，分子運動論漸漸成為主流。

分子運動論認為溫度就是分子運動劇烈程度的表現，而輸入能量可以讓運動劇烈程度增加，輻射就是原子核外層的電子在更高軌道跌落到基態時所釋放的光子，光子攜帶的能量被目標物體吸收後會加劇其分子或者微觀粒子的運動程度，直接表現就是被曬熱了，甚至被曬燙了。

太陽光穿過茫茫宇宙給大家送來了光和熱，還不要錢，你們一點都不感動嗎？

太空中真的啥都沒有嗎？

其實這並不準確，因為在地球軌道附近的太空中，每立方釐米仍然存在5-10個原子，甚至可能更多，而在整個地球軌道平面形成的黃道面上則存在大量的塵埃，它們組成的集合反射的太陽光就是我們在特定條件下能看到的黃道光。

黃道光與銀河

而銀河中影影綽綽的暗影帶則是銀道面上的大量塵埃所構成，甚至擋住了銀盤面上大量的光線，使得我們天區中有部分區域是可見光所看不到的，因為可見光被塵埃吸收了，只有X射線和伽瑪射線以及電磁波才能穿透塵埃！

但這些物質的密度對於我們常見的物質來說，實在是過於稀疏，它們吸收光輻射的能力是有限的，因此穿過了茫茫宇宙的太陽光仍然將絕大部分光輻射帶到了地球，成為萬物生長的能量來源！

相關焦點

  • 真空不導熱，太陽光卻能將熱量傳遞到地球？假如真空導熱呢？
    我們把這個問題稍微修改下，如果真空導熱，那麼太陽還能將熱量傳遞給地球嗎？我們還能看到宇宙盡頭的光線啊？熱量傳導有幾種模式，如果真空導熱會怎麼樣？熱量傳遞模式我們知道有三種，分別是傳導、對流和輻射，在地球上大多數時候這幾種狀況會同時發生，因為存在熱量傳遞的介質，比如空氣、實體物質和，而輻射卻不需要介質，只要不檔著輻射源即可！
  • 真空不導熱,太陽光為什麼能將熱量傳到地球?假如真空能導熱呢?
    我們把這個問題稍微修改下，如果真空導熱，那麼太陽還能將熱量傳遞給地球嗎？我們還能看到宇宙盡頭的光線啊？熱量傳導有幾種模式，如果真空導熱會怎麼樣？熱量傳遞模式我們知道有三種，分別是傳導、對流和輻射，在地球上大多數時候這幾種狀況會同時發生，因為存在熱量傳遞的介質，比如空氣、實體物質和，而輻射卻不需要介質，只要不檔著輻射源即可！所謂導熱的理解，我們一般是理解為傳導和對流，因為只有這兩種傳遞的才是熱量，也就是分子運動的傳遞，假如真空是一種可以用傳導的方式來傳遞熱量的話，也許會發生很多有趣的結果！
  • 太陽光穿過宇宙空間，為什麼地球能夠變熱，而太空還是寒冷的？
    首先我們得糾正下一個觀念，太空中並不冷，冷和熱對於我人體衡量的指標只有一個，即人體熱量產生於散失的比較，如果是盈餘，那麼感覺就會有點熱，如果是虧損，那麼感覺就會有點冷，如果收支平衡，感覺是最舒適的！但太空不冷並不足以解釋太陽光照到地球讓地球變熱，我們需要有別的理由來說明。溫度的本質是什麼？宏觀的溫度就是人體對冷和熱的感知，但從微觀角度來說它只是表示物體微觀粒子的運動劇烈程度！不過對於溫度的認知還是有一個歷史過程。史上第一隻能感知溫度變化的溫度計就出自伽利略之手，當然它非常原始，只能作為參考！
  • 為什麼太陽光會給地球帶來光和熱,但太空卻是暗和冷的呢?
    當光子與物體接觸時，它們多多少少會被物體吸收一部分，於是，獲得光能的物體就會變熱。另一方面，光具有不同的存在形式，例如，無線電波、紅外、可見光、X射線，它們的區別在于波長不一樣。人的眼睛只能看到特定波長的電磁輻射，這被稱為可見光。地球表面被一層大氣所覆蓋，空氣中存在著各種微粒。
  • 太陽和地球之間的太空很冷,可為何太陽光照到了地球卻能變熱?
    地球首先要明確一點，地球溫度只是一部分來自太陽，大部分是靠地下的熱源供地熱，再有地球有大氣層，就像人穿厚衣服一樣，曬太陽時暖和，不曬時身體也不冷。為什麼高山距太陽近而溫度反而低，地表吸收太陽的電唵波而發熱，而高海拔應該吸收比低海拔的吸收量更多，為什麼高處的溫度會低而不是升高？何解？
  • 太空是真空,地球是怎麼接收到太陽的量?
    外太空是一個近乎完美的真空，那麼，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，熱量需要一種介質來進行傳遞嗎？如果確實需要，那麼，來自太陽的熱量如何穿過真空的太空到達地球的呢？
  • 為何太陽光在太空中是冷的,照到地球上是熱的?
    為何太陽光在太空中是冷的，照到地球上是熱的？我們熟知的太陽溫度是足以將任何生物直接燃成灰燼的，那為什麼太陽光在太空中是冷的，照到地球上卻又是熱的呢？雖然地球不同地方的溫度在不同的時間會有很大的不同，但大部分都相對溫暖，適合人類生存，但太空卻完全不同。它的大部分地方都很冷，同樣的熱量由太陽提供，為什麼溫度如此不同？首先，我們來看看溫度的產生。一般來說，運動越劇烈，釋放的熱量就越多。所以像太陽這樣的恆星通過移動粒子來產生能量。
  • 太陽和地球間的太空溫度為零下270.3℃,為何太陽光能把地球照熱?
    太陽和地球間的太空溫度為零270.3℃，為何太陽光能把地球照熱？首先了解一個概念「太空」，我們通常認為：太空是指地球大氣層以外的空間，其實地球大氣層以外除了廣袤的太空還有無數的恆星、星雲、行星、黑洞、中子星等等各種天體。將宇宙比作河床，這些天體就是各種各樣的鵝卵石。而鵝暖石佔據的空間不足4%，這剩餘高達96%就是河水（真空）地帶，或許廣袤的真空地帶充斥著大量暗物質，又或者只是充斥著很少的原子。
  • 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？
    於是一個問題就出現了，既然地球和太陽之間是冰冷的空間，為什麼照在地球上的陽光卻是熱的？首先我們要知道熱是怎麼來的。我們之所以感覺到熱，是因為有溫度存在，而溫度則是分子運動的結果。分子密度越大，運動的越激烈，溫度就越高；反之分子密度小或者運動的不激烈，溫度就低。
  • 為何太陽光經過太空很冷,到地球才熱?
    太空中也並不是都是冷的，而是溫差特別大，而且溫度變化特別快。真空環境裡無法吸收保存能量，被太陽照射到的地方就會受到熱輻射而極速升溫，而沒有被太陽照射到的地方立刻就會冷下來。但太空那麼大，太陽能照到的地方也是有限的，那麼大的環境來分享熱能，就像一杯開水被倒進一鍋冷水裡，也就沒有多大作用了。
  • 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呢?
    有的人會覺得很奇怪，為什麼太陽光是經過太空照射到地球的，為什麼地球沐浴在太陽的光澤下非常的溫暖，太空卻依然那麼的寒冷呢？ 為什麼太空中那麼多正在「燃燒」的恆星，溫度卻沒有絲毫的上升，永遠處於絕對零度的狀態呢？
  • 真空不導熱,但為什麼地球可以這麼熱呢?
    太陽是以電磁波的形式輻射能量的太陽是地球的熱量來源，毫無疑問，這是每一個人都知道的道理，就跟我們靠近火堆一樣，離得越近就會越炙熱。太陽產生的能量是通過大量的氫元素核聚變釋放的電磁輻射，而電磁輻射的傳播並不需要介質，所以即使外太空這個接近絕對真空的環境中，電磁輻射也會毫無幹擾地到達地球。
  • 既然真空不導熱,但為什麼太陽卻能把熱量傳到球?
    真空真的不導熱嗎？如果真是這樣的話，那麼太陽的「熱」如何穿越1.496*10^8公裡的真空到達地球的呢？ 答案很簡單：熱是太陽釋放的能量的一種形式，並通過輻射傳播。
  • 科學解釋:真空不傳熱,地球是怎麼接收到太陽的熱量的?
    通常在夏天我們應該對「熱」很敏感，經常會躲避到空調房中，但是我們真的了解「熱」嗎？其實我們理解的的「熱」，它的概念遠遠不止是「溫度計測量的數值，熱是能量的一種形式，也是內能的一種形式。我們的溫度就可以用來表示熱，不過熱的實質是形容粒子的運動劇烈程度。
  • 太陽那麼熱, 為什麼太空那麼冷呢?
    太空中是一個真空狀態，大氣壓為零，面對太陽的一面，有太陽這個大熱源，又沒有大氣在阻擋，溫度會很快由於接收到熱輻射而升得很高。而太空，為什麼那麼冷？太空本身沒有溫度的，它就類似一個容器，太空冷因為空氣是冷的。熱量的產生，要麼有運動產生，摩擦，或者熱傳遞，在太空當中恆星，也不是很多，熱傳遞的速度，比不過散播的速度，所以太空很冷！！！
  • 太陽能給地球帶來溫暖,為什麼陽光照射的太空卻冷到極點?
    大家都知道，地球之所以有生命繁衍不息，太陽光的功不可沒，太陽的照射給地球上的生命帶了了適宜死亡氣溫，萬物生長都離不開太陽，夏天地球離太陽近的時候，尤其是赤道，陽光要是一直直射下，很多植物都可能被烤焦，地球離太陽這麼遠，都有這麼多熱量，為什麼太陽直射的太空，卻冷到不行呢？
  • 地球距太陽1.5億千米,中間隔著真空,太陽是怎麼把熱傳過來的?
    在眾多的疑問中，有一個問題顯得很是突兀，我們都知道地球之所以會有適宜人類生存的環境和溫度，和太陽的存在是密不可分的。太陽提供給地球光和熱，才讓地球溫度宜人，人類才得以在地球上生存下去。那麼，問題來了，我們都知道在太陽和地球之間是真空並非空氣，也知道真空是不導熱的，那麼太陽光的熱是怎麼傳遞到地球上的呢？其實，要解答這個問題，首先我們要弄清楚熱傳遞有哪幾種方式。
  • 真空不傳熱,那麼地球是如何接收到太陽能量的?
    熱傳遞的概念很清晰，只要兩個物體之間存在著溫度差異，那麼熱量就會從高溫物體傳遞到低溫物體，而熱傳遞的方式主要有三種：熱傳導、熱對流和熱輻射。我們先來了解這三種傳熱方式有什麼不同？1.熱傳導熱量傳遞中，熱傳導是非常常見的方式，一般發生在接觸的固體上，例如把一根鐵的一端放在火中去燒，而在另外一端很快就會感受到熱量，這種最常見的方式就是熱傳導。
  • 太陽表面溫度高達5770K,地球都曬熱了,為啥太空卻那麼冷?
    大家都知道，我們地球上每天的熱度都是在太陽上傳過來的，太陽作為一個巨大的恆星，其表面上的溫度更是達到了一個驚人的高度，足足有5770K！，當然，太陽距離我們地球也有著1.5億公裡之遠，但是卻能夠讓遠在天邊的我們感受到熱量，這無疑是神奇的事情。
  • 同在太陽下,為什麼太空寒冷而地球卻很熱?
    在日常生活中，我們知道熱量是會從一個高溫系統到低溫系統發生轉移，這其實就是熱傳遞的過程，一般我們會認為傳遞熱量必須要存在介質碰撞以交換粒子動能或者存在能量載體的交換，但往往我們會忽視掉交換能量載體這一項，因此就產生了如題所說的疑問，太空是真空的太陽熱量如何傳遞給地球？就像暖水瓶瓶膽中是真空的，可以保溫一樣。