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真空不導(dǎo)熱,太陽(yáng)光卻能將熱量傳遞到地球?假如真空導(dǎo)熱呢?

 星辰大海種花家 2019-10-23

我們把這個(gè)問(wèn)題稍微修改下,如果真空導(dǎo)熱,那么太陽(yáng)還能將熱量傳遞給地球嗎?我們還能看到宇宙盡頭的光線???

熱量傳導(dǎo)有幾種模式,如果真空導(dǎo)熱會(huì)怎么樣?

熱量傳遞模式我們知道有三種,分別是傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射,在地球上大多數(shù)時(shí)候這幾種狀況會(huì)同時(shí)發(fā)生,因?yàn)榇嬖跓崃總鬟f的介質(zhì),比如空氣、實(shí)體物質(zhì)和,而輻射卻不需要介質(zhì),只要不檔著輻射源即可!

所謂導(dǎo)熱的理解,我們一般是理解為傳導(dǎo)和對(duì)流,因?yàn)橹挥羞@兩種傳遞的才是熱量,也就是分子運(yùn)動(dòng)的傳遞,假如真空是一種可以用傳導(dǎo)的方式來(lái)傳遞熱量的話,也許會(huì)發(fā)生很多有趣的結(jié)果!

  • 請(qǐng)問(wèn)真空的導(dǎo)熱系數(shù)是多少?

當(dāng)然我們可以來(lái)假設(shè)下,從太陽(yáng)到地球,距離高達(dá)1.5億千米,光速到達(dá)需要8.3分鐘,而路途遙遠(yuǎn),導(dǎo)熱系數(shù)必須要非常高才行,否則全部耗散在路上了,因?yàn)橹恍枰稽c(diǎn)點(diǎn)損耗,那么經(jīng)過(guò)1.5億千米的損耗,到地球已經(jīng)徹底耗盡了!

因此真空必須是一種100%導(dǎo)熱的固體,比如以太,它是一種又堅(jiān)硬,卻又感受不到的物質(zhì),想必它能極小的損耗傳遞熱量!到地球時(shí)仍然能滋潤(rùn)萬(wàn)物!

當(dāng)然以太說(shuō)已經(jīng)在1887年邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)中破產(chǎn),真空不能導(dǎo)熱,剩下只有一個(gè)可能,也就是輻射!

輻射傳遞的是熱量嗎?

理論上的真空并不存在介質(zhì)(實(shí)際中真空中會(huì)存在極其微量的物質(zhì),可以忽略不計(jì)),因此它是無(wú)法傳遞熱量的!那么問(wèn)題來(lái)了,為什么太陽(yáng)光曬到人身上會(huì)暖洋洋的呢?

  • 陽(yáng)光的能量加劇了身體微觀粒子的運(yùn)動(dòng)劇烈程度

要來(lái)理解這個(gè)話題,我們得來(lái)了解下溫度的本質(zhì),溫度是微觀粒子運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn),溫度的高低就是微觀粒子運(yùn)動(dòng)劇烈程度,花粉的布朗運(yùn)動(dòng)可以看作是其中的一個(gè)表現(xiàn)(水分子的運(yùn)動(dòng))。

假如真空空無(wú)一物,那么光子在穿越宇宙空間時(shí)是不會(huì)有能量損耗的,它也不會(huì)老化,永遠(yuǎn)都和發(fā)射時(shí)的光子青春永駐,但它將蘊(yùn)含的能量卸載給撞上的第一個(gè)障礙物,這個(gè)光子的能量為:E=hv,即光子的能量等于普朗克常數(shù)乘以頻率,因此不同的光子能量是不一樣的,越高頻能量越高!

光子將這個(gè)能量傳遞給了目標(biāo)物,盡管單個(gè)光子的能量很小,但無(wú)數(shù)的光子傳遞了相當(dāng)可觀的能量,使得物體內(nèi)部的分子運(yùn)動(dòng)加劇,當(dāng)我們觸碰到了物體后,我們會(huì)感覺(jué)溫暖,燙手甚至燙傷!

既然光子能量不會(huì)衰減,為什么金星那么熱,地球剛剛好,火星那么冷呢?

單個(gè)光子的能量在太陽(yáng)系的尺度內(nèi),改變幾乎可以忽略不計(jì),但由于太陽(yáng)光是以球體方式向四周發(fā)射光子的,同樣面積下,火星接接收到的陽(yáng)光只有地球1/3不到!而金星接收到陽(yáng)光則是地球的2.7倍!

但三顆行星溫度的高低除了距離外還有其他原因:

  • 金星:溫室效應(yīng)失控

  • 火星:只有1%地球大氣壓

大氣的溫室效應(yīng)在行星溫度維持中非常有效,它的流動(dòng)可使行星平均氣溫上升,也可以將表面向宇宙反射的熱量截留,但過(guò)度的鎖住熱量也會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)失控,比如金星,加上距離太陽(yáng)比較近,使得這個(gè)條件更加惡性循環(huán)!

地球很幸運(yùn),距離合適,大氣層氣壓合適,溫室效應(yīng)剛好,所以地球生機(jī)勃勃,當(dāng)然這個(gè)良性循環(huán)來(lái)自幾十億年前誕生的生命,很大程度上來(lái)看,生命也是維持生態(tài)循環(huán)的一部分。

最后我們來(lái)回開(kāi)頭提出的一個(gè)問(wèn)題,即如果真空能導(dǎo)熱,我們還能看到宇宙盡頭的光線嗎?能導(dǎo)熱的必定有物質(zhì),即使再稀疏它也能會(huì)吸收光子,所以我們會(huì)看不到這些光子。

肯定有朋友想起了暗物質(zhì)和暗能量,它們確實(shí)充滿宇宙空間,但暗物質(zhì)之參與引力與弱力,不參與電磁力和強(qiáng)力,暗能量只會(huì)產(chǎn)生斥力,不在四大基本作用力之內(nèi),而光的的傳遞則是電磁力,因此這兩者都不會(huì)吸收光子!

最后提醒下,光子頻率會(huì)隨速度紅移和引力紅移影響下頻率降低,能量減低,當(dāng)著并非能量守恒不成立,而是它的部分能量耗散在了克服引力梯度空間或者速度擴(kuò)張的空間距離增加中!

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