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太阳和地球之间的宇宙空间那么冷,热量是如何传递到地球的?

我们所处的恒星系,太阳作为绝对中心,它发光发热,给地球带来勃勃生机。地球生命主要能量来源就是太阳能,生产者通过光合作用把太阳能“固化”下来,转化为糖类,一部分供自己的有氧呼吸作用,还有一部分沿着食物链向上传递

可以说,没有太阳意味着没有地球生命,而地球和太阳的距离也恰好让地球上拥有生命,只能说一切都刚刚好,正是这些偶然性的集合才让地球上诞生生命。

太阳的“燃烧”

太阳东升西落地球上昼夜交替四季轮回,作为一颗普通的黄矮星,根据它的质量太阳可以“燃烧”大约100亿年,最后随着演化将变成一颗白矮星。肉眼看上去太阳就是一颗大火球,但实际上它的发光发热并非真正意义上的燃烧。

太阳内核处在进行剧烈的核聚变,这个核聚变是自发进行并且可控的,地球上目前对于核聚变反应的利用只有一个,那就是氢弹的爆炸,并且是不可控的。太阳每秒钟大约有6亿吨氢发生核聚变反应,最后生成5.95亿吨氦,在整个核聚变的过程中会损失500万吨质量,它们会按照爱因斯坦的质能方程最终转化为能量。

太阳质量很大,按照这样的“燃烧”方式,太阳还能持续50亿年左右。太阳的核聚变只发生在内核处,因为只有在那个地方才能满足氢核聚变的压力和温度要求。核聚变的过程中会向外辐射伽马射线粒子,它在向外传递的过程中不断的和其它粒子交换碰撞,大约至少需要17万年的时间才能飞行到太阳表面,此后它将继续在深空中飞行,经历8分20秒的时间到达地球表面。

热量的传递方式

关于热量的传递问题是独立的一门学科,对生产生活学习都有很重要的作用。我们对热量最直观的感受就是三九天寒冷彻骨,三伏天闷热潮湿。热量主要有三种不同的传递方式,虽然过程不同,但结果和目的都是相同的

1、热传导

这是热量最直接的传递方式,冬天的室外我们用手接触物体可以感受到寒冷彻骨,这就是热量的反向传递,只要有温度差的存在,热量就会传递。一般而言发生在固体之间通过接触方式的热量传递,才是真正意义上的热传导,例如金属类的热传导效果就要相对较好。

2、热对流

这种方式的热传递主要发生在气体和液体之间,流体因为温度的不均匀性,在其内部产生不同的密度和压强,这会引发流体进行循环流动,这样热量将会均匀传递在流体的各个地方。最典型的就是大家烧热水,热量的传递方式主要是热对流。

3、热辐射

最后一种热量的传递方式就是热辐射,它也是地球接受太阳能量的主要方式。热辐射和热传导、热对流之间主要的区别点之一就是不需要中间介质,也就是说热辐射可以在真空中传播,并且不会损失能量。任何温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射,人体同样可好热辐射,这也是热成像仪起作用的前提。并且温度越高辐射出的能量也就越大,例如太阳主要通过可见光和红外线传递热量。

太阳的热辐射

地球绕太阳公转,两者之间平均距离是1.5亿公里,在近日点和远日点的时候轨道半径相差大约500万公里。在这1.5亿公里的范围内几乎接近于绝对真空,没有任何物质,太阳以电磁波的形式向外传递能量,科学家计算发现地球接收的太阳能,为太阳向宇宙空间中辐射能量的二十二亿分之一。

并且根据随着地球的公转和自转,太阳直射点在南北回归线之间往复移动,太阳直射点位置是太阳热辐射能量最多的地方,因此温度最高,从太阳直射点向两极移动辐射能逐渐减减少。

当太阳辐射到达地球,一部分被大气层反射回太空,还有一部分被大气层吸收,以及直接穿透大气层被地面吸收,此后地面升温同样向外辐射能量,这些能量部分被大气层吸收,部分射向太空。因为有大气层的作用,实际上对于太阳辐射也起到了一个缓冲的作用。让太阳直射的时候不致于太热,而夜晚来临的时候不致于太冷。

说到最后

实际上热辐射是宇宙中最常见的能量传递方式了,因为宇宙中恒星是能量的主要来源,都是通过发光发热的形式来向外辐射能量,它们穿过寒冷真空的宇宙空间,把光和热传递到需要它们的地方。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。