熱はエネルギーの一形態であり、放射によって移動します。放射は、移動するのに媒体を必要としないエネルギーの一種です。これが、熱が真空中を移動できる理由です。
「宇宙空間はほぼ完全な真空です。では、熱はどのように宇宙を移動するのでしょうか?」
多くの人がこの質問に戸惑います。簡単に言えば、熱は移動するための媒体を必要としますか?そうだとすれば、太陽の「熱線」は、地球に到達する前に宇宙の真空をどのように通過するのでしょうか?
答えは非常に簡単です。熱は太陽から放出されるエネルギーの一種であり、放射を介して移動します。 、それが太陽が熱く感じる理由です。
熱とは?
これはおそらく非常にばかげた質問のように思えるかもしれませんが、「熱」の概念は、より深く掘り下げると、「温度計が測定するもの」以上のものです.日常用語では、触ると熱いと「熱」を発すると言いますが、地球温暖化などの影響で空気が「熱くなっている」と言えます。しかし、最も基本的な定義で「熱」とは何ですか?
何かに熱を加える多くの日常生活の例の 1 つ (写真提供:Shutterstock)
熱はエネルギーの一形態です。それは、その構成粒子の運動によって物体が持つエネルギーです。これらの粒子は継続的に移動し、互いに衝突し、跳ね返ります (固体は最小の移動を可能にしますが、ガスは構成粒子の最大の移動を可能にします)。これらの粒子がより速く動き、互いに衝突するほど、問題の物体はより熱くなります。
バーナー (または任意の熱源) を使用して何かを「加熱」すると、基本的に物質の粒子の平均運動エネルギーが上昇し、その結果、全体の温度が上昇します。
熱の移動
熱は、伝導、対流、放射の 3 つの異なる方法で伝達されます。
基本的には、2 つの物体が互いに接触すると伝導が発生します。これは熱伝達の最も重要で一般的な方法であり、急速に移動または振動している粒子が隣接する物体の粒子と相互作用し、それらのエネルギーの一部を隣接する物体に伝達するときに発生します。
一方、対流は、加熱された流体 (空気、水など) が熱源から離れて他の物質と接触し、その過程でエネルギーの一部を移動するときに発生します。
伝導と対流の両方による熱伝達の例は数多くあるため、熱が伝達される方法はこれら 2 つだけであると誤解されがちです。
放射による熱伝達
熱を伝達する 3 番目の方法 (地球とその上のすべての人を加熱する原因となるもの) は、放射です。宇宙には粒子はほとんど存在しませんが (ほぼ完全な真空になっています)、物体に衝突すると熱に変換される放射があります。放射線は、地球にある物体だけでなく、ISS、月、その他の天体など、地球に (物理的に) 付着していない物体も加熱します。
ご存知のように、太陽が常に「燃えている」理由は、それが壮大な割合の核融合反応のホスト役を果たしているからです。これらの反応は、非常に予想通り、常に大量のエネルギーを放出し、その後、電磁波を介して太陽の周りの宇宙に放出されます.太陽は、赤外線、紫外線、X 線など、EM スペクトル全体で多くの波長の放射線を放出します (出典)。また、スペクトルの可視範囲で EM 波を放出します。これが、そもそも太陽を見ることができる理由です!
さて、高校の物理の授業で電磁波/放射線について読んだことを覚えているなら、それらについての 1 つの特異な真実を思い出すかもしれません…
正確に！ EM 波は伝搬する媒体を必要としないため、真空中を移動できます。これが見る理由です 私たちの惑星の「太陽の光」を感じてください。太陽の放射は、光子と呼ばれる質量のない小さなエネルギーの塊で構成されています。それらは宇宙をシームレスに移動します。それらが物体に衝突するたびに、物体は光子を吸収し、そのエネルギーが増加して加熱されます.
したがって、これらの光子は問題なく真空中を移動しますが、地球や他の天体などの物体と衝突するとすぐに吸収され、その過程でホスト オブジェクトに熱エネルギーを与えます。
それに加えて、私たちの大気は、地球に到達する太陽の熱エネルギーの 50% を閉じ込めて、宇宙に逃げるのを防ぐことで、地球を暖かく保つ非常に良い仕事をしています.
大気は、熱エネルギーが宇宙に逃げるのを防ぐことで、地球を暖かく保ちます (クレジット:Vadim Sadovski/Shutterstock)
次回、熱が宇宙の真空をどのように移動するのかと尋ねられたら、真空を移動するのは「熱」ではなく、電磁放射であり、伝播するのに媒体を必要としないことを覚えておいてください!
