真空無法產生傳導和對流,這兩個定義無比準確,相信各位都知道在沒有任何介質的情況下傳導和對流是無法發(fā)生的,但輻射可以無所顧忌的穿過真空,從太陽到達地球,慷慨的給予每一個生命以熱量!但這里有幾個問題,太陽的熱輻射是怎么穿過真空的?所謂的真空真的是沒有任何物質嗎?為什么會說有宇宙塵埃?
地球從太陽上獲得的熱輻射的主要來源就是可見光輻射,當然還有我們看不到的紫外和紅外波段,如果各位有衛(wèi)星通信經驗的話,肯定還知道有一個來自太陽的強射電干擾,另外也還有大部分被大氣層阻擋的X射線輻射和γ射線輻射,簡單的說,太陽就是一個全波段的射電源,從微波段開始到可見光再到伽瑪射線,整個頻段都覆蓋了透徹,但它們的分布有些區(qū)別:
可見光部分占太陽輻射總量約50%
紅外部分占太陽輻射總量約43%
紫外部分包括Χ射線等,占太陽輻射總量的7%
這些輻射的全頻段就是電磁波,當然我們是認識光在前,而認識光也是電磁波則比較靠后了,早在古希臘時期的先賢就認為世界是有四種元素構成的,分別是:“水、火、土、氣”,而亞里士多德則提出了第五元素以太,牛頓曾經借用以太作為引力傳遞的介質。
早期認為光是粒子時并沒發(fā)現(xiàn)這是一個嚴重問題,因為粒子傳播大家都覺得沒有介質并這很正常,但后來發(fā)現(xiàn)了光也是一種波,突然問題就變得很嚴重了,比如聲波需要通過空氣或者水或者固體來傳遞,而且介質越硬速度越快,比如水中的聲速比空氣快,鋼材中的聲速比水中快,而光的速度在19世紀初已經測試個大概了,大約30萬千米/秒,這可是一個嚴重問題,什么物質中傳播能讓光這么快呢?
必須是以太,以太就是一塊磚,哪里需要哪里搬!當年牛頓用以太來傳遞引力,現(xiàn)在光也在以太中傳遞,下面還有電磁以太,因為它需要傳播電磁波!當1860年代麥克斯韋通過他的方程組推導出電磁就是光,而且光速是一個常數(shù)時,科學界并沒有意識到這是一個問題,但到1887年以太論的狂熱支持者邁克爾遜和莫雷想要測試下以太漂移時卻發(fā)現(xiàn)是個零結果,到底是以太不存在還是光速不依靠以太?但無論是哪個結果都差不多,以太時代該結束了!
愛因斯坦拋棄以太論以光速不變和狹義相對性原理推出了狹義相對論,結果大家都知道了,大獲成功,死守以太論的洛侖茲和龐加萊后悔不已,當然愛因斯坦也認為即使他不推出,5年內必然也有人會推出。
至此我們了解到光/電磁波穿過真空時不需要任何介質的,所以我們可以放心大膽跟太陽光說,放馬過來吧!
首先我們要來認識下什么叫熱,有溫度就是熱,沒溫度就是冷,這是大家不太嚴謹?shù)男稳莘绞?。當然無論熱或者不熱,它都有溫度,只不過熱的溫度遠高于體溫,冷的溫度遠低于體溫罷了,那么問題來了,溫度到底是個什么東西?
曾經歷史上將它理解為熱質說,認為熱質是一種沒有質量的氣體,物體吸收熱質后溫度會升高,釋放熱質時則會降低。在1798年英國科學家監(jiān)督加農炮鏜孔時發(fā)現(xiàn),鉆頭的摩擦會導致高熱,而越鈍的鉆頭則越熱,因此他提出了分子運動的理論。
1799年漢弗里·戴維在設置了一個實驗,周圍環(huán)境隔絕的容器中兩塊摩擦的冰,最后融化成了水,因此漢弗里·戴維認為熱質不存在。
1840年焦耳進行了多次導體發(fā)熱實驗,發(fā)現(xiàn)其熱量和電流的平方成正比,因此他認為熱量只是一種能量的形式。1850年時魯?shù)婪颉た藙谛匏拱l(fā)表論文提出熱質說及分子運動論其實不相容,熱質說成為歷史,分子運動論漸漸成為主流。
分子運動論認為溫度就是分子運動劇烈程度的表現(xiàn),而輸入能量可以讓運動劇烈程度增加,輻射就是原子核外層的電子在更高軌道跌落到基態(tài)時所釋放的光子,光子攜帶的能量被目標物體吸收后會加劇其分子或者微觀粒子的運動程度,直接表現(xiàn)就是被曬熱了,甚至被曬燙了。
太陽光穿過茫茫宇宙給大家送來了光和熱,還不要錢,你們一點都不感動嗎?
其實這并不準確,因為在地球軌道附近的太空中,每立方厘米仍然存在5-10個原子,甚至可能更多,而在整個地球軌道平面形成的黃道面上則存在大量的塵埃,它們組成的集合反射的太陽光就是我們在特定條件下能看到的黃道光。
而銀河中影影綽綽的暗影帶則是銀道面上的大量塵埃所構成,甚至擋住了銀盤面上大量的光線,使得我們天區(qū)中有部分區(qū)域是可見光所看不到的,因為可見光被塵埃吸收了,只有X射線和伽瑪射線以及電磁波才能穿透塵埃!
但這些物質的密度對于我們常見的物質來說,實在是過于稀疏,它們吸收光輻射的能力是有限的,因此穿過了茫茫宇宙的太陽光仍然將絕大部分光輻射帶到了地球,成為萬物生長的能量來源!