夏日消消氣

其實電磁波佈滿宇宙，電磁波就是光子，光子攜帶能量，太陽的熱量並沒有傳遞給地球，是光子攜帶能量到達地球。

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科學解釋：真空不傳熱，地球是怎麼接收到太陽的熱量的？

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！但這裡有幾個問題，太陽的熱輻射是怎麼穿過真空的？所謂的真空真的是沒有任何物質嗎？為什麼會說有宇宙塵埃？

太陽的熱輻射是怎麼穿過真空的？通過什麼介質？

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，但它們的分佈有些區別：

• 可見光部分佔太陽輻射總量約50%
• 紅外部分佔太陽輻射總量約43%
• 紫外部分包括Χ射線等，佔太陽輻射總量的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後了，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並沒發現這是一個嚴重問題，因為粒子傳播大家都覺得沒有介質並這很正常，但後來發現了光也是一種波，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，什麼物質中傳播能讓光這麼快呢？

必須是以太，以太就是一塊磚，哪裡需要哪裡搬！當年牛頓用以太來傳遞引力，現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時，科學界並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現是個零結果，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後悔不已，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。

至此我們瞭解到光/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！

光不是隻穿過了宇宙麼，為什麼曬到人身上就感覺熱了呢？

首先我們要來認識下什麼叫熱，有溫度就是熱，沒溫度就是冷，這是大家不太嚴謹的形容方式。當然無論熱或者不熱，它都有溫度，只不過熱的溫度遠高於體溫，冷的溫度遠低於體溫罷了，那麼問題來了，溫度到底是個什麼東西？

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，物體吸收熱質後溫度會升高，釋放熱質時則會降低。在1798年英國科學家監督加農炮鏜孔時發現，鑽頭的摩擦會導致高熱，而越鈍的鑽頭則越熱，因此他提出了分子運動的理論。

1799年漢弗裡·戴維在設置了一個實驗，周圍環境隔絕的容器中兩塊摩擦的冰，最後融化成了水，因此漢弗裡·戴維認為熱質不存在。

1840年焦耳進行了多次導體發熱實驗，發現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年時魯道夫·克勞修斯發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，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時所釋放的光子，光子攜帶的能量被目標物體吸收後會加劇其分子或者微觀粒子的運動程度，直接表現就是被曬熱了，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？

太空中真的啥都沒有嗎？

其實這並不準確，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。

黃道光與銀河

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，使得我們天區中有部分區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於我們常見的物質來說，實在是過於稀疏，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！

星辰大海路上的種花家

溫度到底是什麼？

其實要了解地球是如何接收太陽熱量的問題，我們就得先來看看了解一下：溫度到底是什麼？

關於這個問題，物理學上有嚴格的定義，不過，這裡我們僅僅需要從微觀的視角來看，我們都知道物質都是由原子構成，原子其實並不是整齊地排列在一起。實際上，它們是非常凌亂地到處亂跑。

那這和溫度有什麼關係呢？

科學家發現，溫度的本質上就是微觀粒子熱運動的劇烈程度。具體是什麼意思呢？

同樣是到處亂跑，分子也有運動很劇烈和不怎麼劇烈的差別。當分子整體運動的特別劇烈時，溫度就很高。當分子整體運動的並不是很劇烈時，溫度就相對降低。我們用分子的平均動能來描述：

分子的平均動能越大，溫度越高；

分子的平均動能越小，溫度越低。

太空不是真空，也不是絕對零度

通過上文的講述，我們瞭解了溫度的本質。但這裡要多補充一點，那就是溫度要體現出來，需要足夠多的分子數，這是建立在大規模統計之上的結果，而不是說幾個分子就能夠成立的。

平時，我們常說宇宙是真空的，或者宇宙是絕對零度的。實際上這兩個說法是錯誤的。具體是咋回事呢？

這裡我們來簡單的科普一下，首先，太空確實很空曠，這點確實沒有錯。我們可以通過宇宙學理論來計算宇宙的平均密度，這個密度的水平大概就是一立方米不到一個氫原子的水平。在地球上的任意一個實驗室中都無法做到這個程度的“真空”，但畢竟還是有“原子”，因此，太空並不是真空的。不過，由於微觀粒子數量實在太少，因此，太空並不能夠很好地顯示出溫度來。

很多人都以為宇航員如果暴露在太空中會被凍死，通過這段講述，你應該就會知道，宇航員其實並能夠感受到太空的溫度，更談不上凍死，實際上，人如果暴露在太空中，要麼憋死，要麼體液沸騰而死。

除此之外，太空也不是絕對零度，具體來說，這個溫度應該是比絕對零度高2.7度，記為2.7K。這個溫度來自於宇宙大爆炸殘留下來的“餘溫”，也被我們稱為宇宙微波背景輻射，目前我們可以通過探測器來探測到它。

地球如何接收太陽的熱量

瞭解了上述的情況，我們再來看看地球是如何接收太陽的熱量。一般來說，熱量的傳遞分為三種方式分別是：

• 熱傳導
• 熱輻射
• 熱對流

地球接收太陽的熱量屬於

具體來說是這樣的，太陽的內核在發生核聚變反應，4個氫原子核通過核聚變反應生成氦-4原子核，同時損失一部分質量，這部分質量以能量形式，或者我們說是以電磁波的形式向外傳播。

為了幫你理解這個數量級差異，就拿錢來做比喻。這相當於太陽每秒鐘要向太空扔掉70億，而被地球接收到的僅僅只有3萬左右，而人類真的利用上的只不過3元而已。

這裡補充一點，太陽是一個等離子體，因此，產生的光子要跑到太陽表面大概需要14萬年的時間。從太陽表面達到地球，整個過程大概需要8分20秒的時間。

太陽產生的光子在經過太陽和地球中間的這段路程時，就像上述所說的，因為太空十分空曠，所以並沒有受到什麼阻擋，可以直接抵達地球。

由於地球是一個密度巨大的物體，分子數遠遠高於太空，這些構成地球的分子會吸收來自於太陽的輻射，將其轉化為分子的熱運動，當分子的熱運動變得

鍾銘聊科學

地球和太陽的距離是1.5億公里，太陽光子需要8分20秒才能來到地球

問題的答案在於溫度的本質。

物理學家告訴我們溫度本質上是分子熱運動給人的宏觀感受，雖然所有分子本身一直都在不斷運動中，但受到外部作用的分子平均動能顯然越大，因此其運動速度也就越高，如果大量分子高速運動，置身於“分子海洋”中的人類就會感覺到熱。

宇宙空間之所以接近絕對零度的原因在於太空物質密度極低，每立方厘米只有幾個原子，這幾個原子受到太陽輻射而加速到了相當高的速度，但寥寥幾個原子再怎麼高速運動也不可能給人溫暖的感覺。

但當太陽熱輻射來到地球就不一樣了。

我們的地球被一層厚厚的大氣所包裹，海量大氣分子在吸收太陽光輻射能量後開始運動，它們運動產生的熱量傳導到地表，地表再把熱量傳導到其他低溫物體上，久而久之地球上的分子都具有了一定運動速度，置身於地球大氣圈內的人類自然就感覺到溫暖了。

總的來說地球之所以能被太陽加熱，就是因為地球本身擁有足夠多的分子來吸收太陽熱輻射能量，從而提高平均動能。

值得一提根據物理學定律，由於構成分子的原子的微觀粒子本身一直在不停運動，所以真正意義上的“絕對零度”是不可能實現的，而由於宇宙中的分子和除了光子以外的微觀粒子都擁有質量，因此分子運動速度都不可能達到光速，只能達到普朗克溫度。

宇宙觀察記錄

首先回答真空環境是不導熱的，我們知道的水壺就是真空環境，所以能持續的保持水溫，太陽是通過光電磁波傳到地球，且看下面分析！

01

什麼是真空

真空的含義是指在給定的空間內低於一個大氣壓力的氣體狀態，是一種物理現象。在“虛空”中，聲音因為沒有介質而無法傳遞，但電磁波的傳遞卻不受真空的影響。

在真空技術裡，真空系針對大氣而言，一特定空間內部之部份物質被排出，使其壓力小於一個標準大氣壓，則我們通稱此空間為真空或真空狀態。

總結：真空在我們現實生活經常見，比如我們超市很多薯片，裡面其實把空氣抽掉，所以裡面是真空，還是我們的保溫水壺，裡面的膽就是真空，因為真空不導熱。

02<strong>

熱的傳遞有三種形式：傳導、對流和輻射。

1. 什麼叫熱傳導：熱傳導是介質內無宏觀運動時的傳熱現象，其在固體、液體和氣體中均可發生，但嚴格而言，只有在固體中才是純粹的熱傳導。物體或系統內的溫度差，是熱傳導的必要條件。或者說，只要介質內或者介質之間存在溫度差，就一定會發生傳熱。熱傳導速率決定於物體內溫度場的分佈情況。熱傳導實質是由物質中大量的分子熱運動互相撞擊，而使能量從物體的高溫部分傳至低溫部分，或由高溫物體傳給低溫物體的過程。

   
   

2. 什麼叫熱對流：靠氣體或液體的流動來傳熱的方式叫做熱對流，液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環流動使溫度趨於均勻的過程。這個在我們身邊很常見

3. 什麼叫熱輻射：物體因自身的溫度而具有向外以電磁波的形式發射能量的本領，這種熱傳遞的方式叫做熱輻射。電燈泡熱輻射也是熱傳遞的一種方式，但它和熱傳導、對流不同，它能不依靠媒質把熱量直接從一個系統傳給另一系統。熱輻射以電磁輻射的形式發出能量，溫度越高，輻射越強。輻射的波長分佈情況也隨溫度而變，如溫度較低時，主要以不可見的紅外光進行輻射，在500攝氏度以至更高的溫度時，則順次發射可見光以至紫外輻射。

總結：真空不能傳導熱量，但是熱輻射可以傳播 熱，真空沒有物質，就不存在什麼分子運動，所以無法傳播熱量 熱輻射是電磁波，光也是電磁波，它在真空的傳播速度是最快的，如太陽的熱量就是以熱輻射的形式，經過宇宙空間再傳給地球的。

趣味點亮生活

造成“宇宙真空間”的罪魁禍首是各大星系、各大星球的巨大的黑洞磁場引力，連光都逃不脫它的魔掌，塵埃、空氣就更不用說了。所以，各大星系、大星球之間的中間地帶都是真空。但是有一點必須要知道，那就是：任何物質都被宇宙微粒子包圍著(好像宇宙是大海大洋，任何物質都是大海大洋裡的魚兒一樣，我們人類便是其中的小魚仔)。真空裡也同樣被宇宙微粒子層層包圍，建構成：整個宇宙都是微粒子的宇宙，宇宙微粒子把我們人類、星球、星系等等連成了一片(太奇妙了！)。有人做過實驗微粒子是導熱的嗎？微粒子不導熱就是不導電，但是它導光，微粒子導光的速度是每秒三十萬公里(我們平時所說的光速)。在這裡，太陽的光照射到地球上，大家都知道，地球是有大氣層的，並且還有上、中、下三層重要的氣體，這些氣體是物質，有些我們看不到，但有些我們可以看得到，它們在太陽光的照射下，發光、發熱，在地球上空流動滾轉，像一面大型的鍋鍋凹鏡一樣、像數也數不清的微型激光一樣和地球表面的海洋、高山、沙漠相聚反射，導致地球產生了熱量。

陳健光1959

真空環境是不導熱的，這句話沒毛病，不然我們的偽真空的保溫杯是怎麼保溫的？

不過，真空就不能把熱量傳遞過來了嗎？

你忽略了光。

太陽的光分為可見光、紫外和紅外。

光的能量是根據波長來的，波長越短，能量越強。但紫外線大部分被臭氧層給吸收了，剩餘的一些蝦兵蟹將，對生物來說，是可以促進維生素D的合成的，所以說曬曬太陽能補鈣。

波長長的可見光和更長的紅外，則提供了不同的能量上升方式。

可見光主要是提供了直接的升溫，包括地表、生物圈等等。而紅外，則會讓動物細胞等更加活躍，而達到升溫的效果。所以我們生活中的電暖爐、灶臺等，升溫明顯就來自於紅光和紅外的升溫。

於是，前文提及的，波長短的輻射升溫效率高，但在地球上，主要的能量來源確實波長更長的紅光和紅外線。

綜上，太空雖然是真空，但並不影響地球吸收能量。

不入流的大劉

答：熱量的傳遞一共有三種方式，熱對流、熱傳導和熱輻射，在真空中，熱量只能以熱輻射的方式進行傳遞，太陽也是這樣把熱能傳遞到地球的。

在中學我們知道，溫度的本質是微觀粒子的無規則運動，物質由大量原子構成，原子無規則運動的動能和勢能之和就是熱能；熱力學告訴我們，兩個存在溫差的物體，在無外界做功的情況下，會自發地進行熱量的傳遞，最終使得兩個物體的溫度趨向於相等，而熱量的傳遞有三種方式。

熱傳導

兩個相互接觸的物體，熱量會自發地從高溫物體傳遞到低溫物體，比如我們冬天在室外手握一根鋼管會覺得冷，這是因為鋼管的溫度低，手的溫度高，於是手上的熱量向鋼管流失。

熱對流

熱對流是針對流動性物質的傳熱方式，常見的是氣體和液體，指流體中的質點發生相對位移，從而引起的熱量傳遞過程；比如我們打開冰箱門，冰箱內的低溫氣體，就會和外界的氣體發生熱量交換，這就是一種熱對流的傳遞方式。

熱輻射

熱傳導和熱對流都需要有傳熱介質，但是宇宙空間中基本沒有氣體，太陽一樣可以把熱量傳遞到地球，這是用了熱輻射的傳導方式。

熱力學指出，任何高於絕對零度的物體都會向外輻射電磁波，電磁波就會帶走物體的熱量，溫度越高，物體輻射出去的能量也越多。

太陽表面溫度高達5800K，根據普朗克黑體輻射定律，太陽光中能量輻射密度最大的波長λ=500nm，正好落在可見光之內：

熱輻射的特點就是無需介質，由於絕對零度不可達到，所以理論上任何物體都會向外輻射熱量，如果兩個物體的溫度相同，那麼相互之間的熱輻射就達到了平衡。

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艾伯史密斯

熱能的轉移有三種方式——傳導、對流和輻射。傳導是熱量在物理接觸的介質或物體（固體或液體）上的傳遞，本質上是由於相互作用能量從高能量的粒子轉移到低能量的粒子；對流是熱從流體傳遞到固體表面或流體內部，是流體運動和隨機分子運動結合的結果；輻射是物質以電磁波的形式在空間中發射能量，介質的存在與否對電磁波的傳播不是必要的，事實上，輻射在真空中傳播最高效。

通過輻射傳遞的熱能最典型的日子就是太陽，太陽是一個巨大的核反應堆，釋放大量的熱量和能量，但無論是傳導還是對流都不能通過太空到達地球，太陽的能量只能通過輻射到達地球。所有類型的電磁輻射都攜帶能量，當這種輻射與其他物體相互作用時，能量可以轉移到其他物體上。但具體來說，太陽光主要以紅外電磁輻射傳遞熱量，因為紅外頻率最接近大多數分子的共振頻率。因此，當這些分子吸收紅外輻射時，即分子與紅外電磁波頻率相互作用會發生共振，導致振動幅度明顯增大，從而產生熱量。

因此在地球上，一個陽光燦爛的日子裡，太陽輻射出的熱量使大氣中的分子變暖，同時也使其他接受太陽光照射的分子變暖。即使站在陰影裡沒有直接接收到太陽光線的時候也會有一些溫暖，因為傳導和對流循環將熱量分散傳播開來。在太空中沒有對流和傳導，熱只能存在於電磁輻射傳播的地方。所以在太空中太陽照射的地方和陰影存在巨大溫差。

事實上我們周圍的每一個物體都在持續地向外輻射熱量，除非它的溫度是絕對零度，但這不可能，因為在分子運動的情況下，不可能達到絕對零度。但這種輻射不是可見光，它在光譜的紅外部分，可以被紅外望遠鏡看到。我們每時每刻都在向四面八方散發熱量，周圍的一切也都在向我們散發熱量。

科學閏土

太陽通過熱輻射遞給地球熱能，而熱輻射是不需要任何介質的，在真空中也可以傳遞。

傳遞到地球的熱輻射不會直接加熱空氣，太陽輻射被地面吸收，當地面熱量達到一定程度時，開始加熱地面空氣，最終使得空氣升溫。所以，我們發現一個現象，中午12時左右太陽輻射最強，13時左右地面溫度最高，而14時左右是一天中空氣溫度（簡稱氣溫）最高的時間段。

另外說明一下，海洋的熱容量要比陸地大的多，所以在北半球，陸地氣溫最高發生在7月，而海洋發生在8月。正因為如此，8月是颱風發生概率最大的月份。

關鍵字: 電磁波 光子 科學