當能量從高溫物體傳遞給低溫物體,這時所傳遞的過程稱作熱傳遞。
我們的認知中,沒有氧氣的真空,火焰是無法燃燒的,就連飛入太空中的探測器,在必要時也必須用儲備在氧氣倉中的液氧來助燃。
但是在宇宙的真空環境下,真的無法燃燒嗎?那麼諸多恆星是如何在宇宙中發光發熱的?小行星撞擊至沒有大氣層的行星時,為什麼也會發生星球碰撞後的燃燒呢?
太陽
熱量的傳遞有三種方式:熱傳導、熱對流和熱輻射。
當兩個物體彼此接觸時,就會發生熱量交換,這就是熱傳導。這是最重要和最常見的熱傳遞方式,其本質是兩個物體中粒子之間的能量轉移。另一方面,熱對流是指通過流體(例如空氣、水等),使流體中質點發生相對位移而引起的熱量傳遞過程。
由於很多熱傳遞過程都是以熱傳導和熱對流的形式,因此很容易誤認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。
當物體碰撞時,輻射被轉換成熱量。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。太陽通過核聚變反應源源不斷地釋放出大量的能量,再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。
行星的發光
正如在上文中提到的熱輻射,通常情況下,溫度越高亮度也就越高,只要高於絕對零度,那麼物質就會發出光,溫度越高紅外線的波長就越短,也就越來越亮,達到一定水平後,就可以被肉眼看到了。
如:太陽的發光發熱,那就是熱核反應,也就是核聚變。太陽內部高溫高壓下正周而復始地進行著這一反應
核聚變是由四個氫原子核,聚變為一個氦原子核——這是最高效的核聚變,有千分之七的質量損失。聚變產生的能量是化學物質燃燒能量的數千萬倍。核聚變需要一千萬度以上的高溫才能發生,太陽中心溫度可達1500萬攝氏度,壓力相當於3000億個氣壓,在巨大的壓力下,太陽每秒鐘使用6億噸的氫原子參與聚變,其中有400萬噸的物質轉化為能量,隨時都在進行著四個氫核聚變成一個氦核的熱核反應。
核聚變方程
太陽利用核聚變反應將自身的質量轉化為太陽輻射。根據科學家的估計,太陽每秒鐘會消耗約400萬噸的質量,如此大的消耗,你會不會覺得太陽很快就會消耗殆盡,地球也將成為漆黑一片的冰雪寒域?但太陽的自身質量十分巨大,已有50億歲的年紀,在這樣漫長的時間長河裡,太陽也僅僅消耗了自身約0.03%的質量。在未來的50億年中,太陽也會維持這樣的速度,至少人類目前完全不用擔心太陽會熄滅,也可以說有足夠的時間尋找下一星球。
宇宙遼闊,有太多我們已經習以為常的事情其實也可追根溯源、找到自然的美妙之處。也許這就是人類探索宇宙、探索物理的意義吧。