物體被太陽照射時間長了會發熱,太陽能是如何轉化為熱能的?

太陽能是太陽內部發生核聚變反應釋放出的核能，輻射到地球的能量。自誕生之日起，地球就一直在汲取著來自太陽的能量，而人類所需的大部分能量也都直接或間接的來自於太陽能。

煤炭、石油、天然氣是動植物通過光合作用或其他生命活動將太陽能轉化為生物質能儲存在體內死後「埋藏」於地下，於千百年後為人類所用；水、空氣、地面等世間萬物吸收太陽能直接轉化為熱能，讓人與自然共溫暖。

那你有沒有想過太陽能是如何轉化為熱能的呢？

太陽能的前世與今生

從太陽中心到四分之一太陽半徑的巨大區域，是太陽的核反應區，那裡的溫度高達1500萬攝氏度，壓力相當於3000億個大氣壓，每時每刻都在進行著核聚變反應，平均每秒鐘有6億噸的氫發生核聚變反應，生成5.96億噸的氦，其餘400萬噸質量損失產生能量，根據愛因斯坦的質能方程 E＝mc ，可計算出太陽每秒鐘產生的能量。

其中約22億分之一通過熱輻射的形式傳遞到地球。

地球軌道上的平均太陽輻射強度為1396W/m ，這意味著如果把一平方米平面的太陽能全部吸收，可以達到1396W，可以帶動1P半（一匹半）的空調。

地球赤道周長為40076千米，經過計算可得出地球獲得的太陽能可達17300TW，也就是說太陽每秒鐘到達地球的太陽能相當於500萬噸煤完全燃燒產生的能量。

到達地球的太陽能通過千方百計轉化為電能、風能、水能、生物質能、潮汐能等多種形式的能量。

只要頻率對，能把光子吸收

光子電磁輻射的載體，以光速運動，具有質量、動量、能量。因此光子是太陽光線中攜帶能量的粒子，光子能量大小與光的振動頻率有關，有如下關係：

按照光量子理論：光是由不連續的能量單元形成的能量流，一個能量單元稱為光子，光子只能被整個吸收或發射。光的頻率越大，光子的能量也就越大。

當光照射在某物體上時，從微觀層面上，光子會與電子發生碰撞，將能量傳給電子，使電子發生軌道躍遷，同時原子系統的振動也會加快，動能增大。

光子的頻率越大，能量也就越大，動能增大的效果也就越明顯。

溫度是物體內分子間平動動能的一種表現形式。從分子運動論觀點看，溫度是物體分子運動平均動能的標誌，溫度是分子熱運動的集體表現，含有統計意義。

分子運動愈快，即溫度愈高，物體愈熱；分子運動愈慢，即溫度愈低，物體愈冷。

因此，物體從宏觀上會表現出溫度升高，此時此刻，太陽能從粒子層面上完成了與熱能的轉換。

值得指出的是，頻率太大的光，如紫外線，由於頻率太大，光子的能量也太大，會穿透原子，破壞分子、原子結構，並不會被吸收。

紅外線的頻率雖然小，但是紅外線產生的熱效應最明顯，這正是因為紅外線的頻率低，能量小，只能穿過原子、分子的間隙，而不能直接穿透，因此紅外線可使分子、原子振動加快，動能增加，宏觀上表現出溫度升高。

紅外線對人體的好處

原子分子與光波發生共振，動能增大

太陽光的廣義定義為來自太陽的所有頻譜的電磁輻射，擁有較廣的頻率。作為電磁波的一種，光波是一種橫波。

振動是粒子運動的一種形式，而諧振動可以看作是最簡單的振動，有著振動頻率。每一個原子、分子都可以看作是一個諧振子，發生諧振動，不同原子、分子有著不同的固有頻率，由於太陽光的頻譜較廣，當光的頻率與原子分子的固有頻率相同或接近時，會是分子原子的振幅增大，動能也會增大，使分子原子在宏觀上表現出溫度增大。