태양은 지구에서 약 1 억 5 천만 킬로미터 떨어져 있지만 우리는 매일 그 따뜻함을 느낄 수 있습니다. 멀리서 불타 오르는 물체가 그렇게 먼 거리에 열을 발산하는 것은 놀랍습니다.
우리는 그 존재를 간신히 기록하는 온도에 대해 말하는 것이 아닙니다. 2019 년 쿠웨이트의 기온은 직사광선 아래에서 63 ° C를 기록했습니다. 그러한 온도에서 장기간 서 있으면 열사병으로 사망 할 위험이 있습니다.
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대부분은 지구가 수백만 킬로미터 떨어진 곳에서 불 태워도 우주 공간이 차갑다는 것입니다. 그렇다면 태양이 그렇게 뜨겁다면 우주가 왜 그렇게 추운가요?
이 수수께끼의 현상을 이해하려면 먼저 서로 바꿔서 사용되는 두 용어 인 열과 온도의 차이를 먼저 인식하는 것이 중요합니다.
열과 온도의 역할
간단히 말해서 열은 물체 내부에 저장된 에너지이며, 그 물체의 뜨거움 또는 추위는 다음과 같이 측정됩니다. 온도. 따라서 열이 물체에 전달되면 온도가 상승합니다. 그리고 물체에서 열이 추출 될 때 온도 값이 감소합니다.
이 열 전달은 전도, 대류 및 복사의 세 가지 모드를 통해 발생할 수 있습니다.
전도를 통한 열 전달은 고체에서 발생합니다. 고체 입자가 가열됨에 따라 진동하고 서로 충돌하기 시작하여 더 뜨거운 입자에서 더 차가운 입자로 과정에서 열을 전달합니다.
대류를 통한 열 전달은 액체와 기체 내에서 관찰되는 현상입니다. 이 열 전달 모드는 고체와 유체 사이의 표면에서도 발생합니다.
유체가 가열되면 분자가 위로 올라가 열 에너지를 함께 전달합니다. 실내 히터는 대류 열 전달을 보여주는 가장 좋은 예입니다.
히터가 주변 공기를 가열하면 공기의 온도가 상승하고 공기가 상단으로 올라갑니다. 방. 상단에있는 차가운 공기는 강제로 아래로 이동하여 가열되어 대류 전류를 생성합니다.
복사를 통한 열 전달은 물체가 빛의 형태로 열을 방출하는 과정입니다. 모든 물질은 온도에 따라 일정량의 열 에너지를 방출합니다.
실온에서는 인간을 포함한 모든 물체가 열을 적외선으로 방출합니다. 열 화상 카메라가 밤에도 물체를 감지 할 수있는 것은 방사선 때문입니다.
물체가 뜨거울수록 더 많이 방출됩니다. 태양은 태양계 전체에 열을 전달하는 열 복사의 훌륭한 예입니다.
이제 열과 온도의 차이를 알았으므로 우리는 이 기사의 제목에 질문이 제기되었습니다.
우리는 이제 온도가 물질에만 영향을 미칠 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그러나 공간에는 입자가 충분하지 않으며 거의 완전한 진공이며 무한한 공간입니다.
이것은 열 전달이 효과가 없음을 의미합니다. 전도 나 대류를 통해 열을 전달하는 것은 불가능합니다.
방사선은 유일한 가능성입니다.
방사선 형태의 태양 열이 물체에 떨어지면 원자가 물체가 에너지를 흡수하기 시작합니다. 이 에너지는 원자가 진동하기 시작하여 그 과정에서 열을 발생시킵니다.
그러나이 현상으로 흥미로운 일이 발생합니다. 열을 전달할 방법이 없기 때문에 공간에있는 물체의 온도는 오랫동안 동일하게 유지됩니다.
뜨거운 물체는 뜨겁고 차가운 물체는 차갑게 유지됩니다.
그러나 태양의 복사선이 지구 대기권으로 들어 오면 에너지를 공급해야 할 물질이 많습니다. 따라서 우리는 태양의 복사를 열로 느낍니다.
이것은 당연히 질문을 던집니다. 우리가 지구 대기 밖에 무언가를 놓으면 어떻게 될까요?
공간은 쉽게 얼거나 태울 수 있습니다
언제 물체가 지구 대기 외부에 있고 직사광선을 받으면 약 120 ° C까지 가열됩니다. 지구 주변의 물체와 직사광선을받지 않는 우주 공간은 약 10 ° C입니다.
10 ° C의 온도는 지구 대기를 빠져 나가는 일부 분자의 가열 때문입니다.하지만 우주에서 천체 사이의 빈 공간의 온도를 측정하면 절대 영도보다 3K에 불과합니다.
여기서 중요한 점은 태양의 온도는 흡수 할 물질이있을 때만 느낄 수 있다는 것입니다. 공간은 거의 문제가 없으므로 차가움입니다.
태양열의 양면
우리는 그늘진 지역이 차가워진다는 것을 알고 있습니다. 가장 좋은 예는 방사선이 닿지 않아 기온이 떨어지는 밤 시간입니다. 지구의 그 부분을 팅.
그러나 우주에서는 상황이 조금 다릅니다.예, 태양 복사에 가려진 물체는 햇빛을받는 지점보다 차갑지 만 그 차이는 상당히 큽니다.
우주에있는 물체는 양면에서 두 가지 극한 온도에 직면하게됩니다.
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예를 들어 달을 보겠습니다. 햇빛을받는 지역은 127 ° C로 가열되고 달의 어두운면은 영하 173 ° C로 얼게됩니다.
그런데 왜 “지구는 같은 영향을 미치지 않습니까? 우리의 대기 덕분에 태양의 적외선이 반사되고 지구 대기에 들어가는 파장이 고르게 나타납니다.
이것이 우리가 극심한 뜨거움이나 추위보다는 점진적인 온도 변화를 느끼는 이유입니다.
공간의 온도 극성을 보여주는 또 다른 예는 태양이 Parker에 미치는 영향입니다. Solar Probe. Parker Solar Probe는 태양을 연구하기 위해 탐사선을 우주로 보내는 NASA 프로그램입니다.
2019 년 4 월 탐사선은 태양에서 불과 1,500 만 마일 떨어진 곳에있었습니다. 스스로를 보호하기 위해 그것은 열 차폐를 사용했습니다.
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태양의 방사능을 받았을 때 열 차폐의 온도는 121 ° C였습니다. 나머지 탐사선은 -150 ° C에 있습니다.
공간은 궁극의 보온병입니다.
가열 할 것이 없을 때 온도는 시스템은 같은. 공간이있는 경우입니다. 태양의 복사선은 그것을 통과 할 수 있지만 그 열을 흡수 할 분자 나 원자는 없습니다.
암석이 태양 복사선에 의해 100 ° C 이상으로 가열 되더라도 그 주위의 공간은 그렇지 않습니다. 같은 이유로 온도를 흡수합니다. 아무 문제가 없으면 온도 이동이 일어나지 않습니다.
따라서 태양이 뜨거워도 공간은 얼음처럼 차갑습니다!