Где теплее: ближе к земле или к Солнцу?
Всякий скажет, что чем ближе к Солнцу, тем должно быть теплее.
Конечно, если б мы могли приблизиться вплотную к Солнцу, нам стало бы не только тепло, а, пожалуй, и очень жарко, так как температура даже внешних слоев Солнца исчисляется примерно в 6000 градусов. Но если не предпринимать таких грандиозных путешествий, а оставаться в пределах нашей земной атмосферы, то окажется, что чем дальше мы удаляемся от поверхности Земли, тем становится холоднее. Это хорошо знают туристы, поднимающиеся на высокие горы, а также авиаторы, которые при полете надевают даже летом теплую одежду в расчете на холодные верхние слои воздуха.
В чем же тут дело? В том, что для Земли и ближайших к ней слоев воздуха главнейшим источником тепла служит не непосредственно само Солнце, а уже нагретая им земная поверхность, которая играет роль как бы печки. От нее ближайшие слои воздуха нагреваются путем передачи от частицы к частице — теплопроводностью — а также и от того, что теплый воздух становится легче и вытесняется вверх более холодным («конвекция»). Большое значение имеет также «турбулентность» или беспорядочные движения воздушных частиц вверх и вниз под влиянием как различного нагревания соседних участков, так и неровностей земной поверхности. Эти движения иногда можно видеть непосредственно глазом в теплые солнечные дни, когда воздух у земли словно дрожит и струится и очертания предметов у горизонта кажутся размытыми.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
Чем дальше земля от солнца тем теплее на земле или холоднее?
http://www.rosbalt.ru/2010/01/18/704746.html
Ученый раскрыл причину увеличения расстояния между Землей и Солнцем:
РИМ, 18 января. Зафиксированное астрономами увеличение расстояния между Землей и Солнцем можно объяснить накоплением загадочного темного вещества.
Профессор Лоренцо Йорио из итальянского Национального института ядерной физики установил, что скорость изменения параметров орбиты Земли соответствует постепенному накоплению в Солнечной системе темного вещества, передает ИТАР-ТАСС. Эта загадочная субстанция проявляет свое присутствие во Вселенной только через гравитационное взаимодействие и никаким иным образом.
В своей предыдущей работе Лоренцо Йорио исследовал другую аномалию — замедление скорости полета американских космических аппаратов «Пионер» . Тогда автор пришел к парадоксальному выводу о том, что замедление нельзя объяснить лишь влиянием силы тяготения.
Проведенные в последние годы новые измерения указывают на то, что значение астрономической единицы, равной среднему расстоянию между Землей и Солнцем, с каждым годом увеличивается. Причины этого остаются неясными. Вместе с тем предполагается, что звезды, перемещаясь в нашей галактике, постепенно затягивают в нее все больше и больше темного вещества.
Ранее астрономы, анализирующие данные, которые были собраны обсерваторией ТЕСИС, зафиксировали резкое усиление активности Солнца. В северном полушарии Солнца образовались сразу две активные области, которые получили в каталоге NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration — национальное управление океанических и атмосферных исследований США) номера 1028 и 1029. Столь быстрый рост активных областей должен сопровождаться накоплением в атмосфере Солнца энергии. В таких областях образуются мощные электрические токи, которые могут свободно увеличиваться в течение длительного времени из-за бесконечной проводимости солнечной плазмы. В результате какого-либо случайного процесса вся эта энергия может быть выброшена вовне. Ученые ожидают, что такой выброс может произойти в обозримом будущем. Такие прогнозы подкрепляются наблюдениями рентгеновского излучения звезды (излучение этого диапазона частот высвобождается при наиболее энергичных процессах).
Источник
Почему в космосе холодно, если Солнце горячее?
Порой я часто слышу интересные вопросы, например: почему в космосе холодно, если там так много горячих звёзд? Почему на ночной стороне Меркурия температура может достигать – 190 С, хотя он так близко расположен к Солнцу, ведь на дневной стороне этой планеты может быть + 430 С ?
Все тела Солнечной системы получают тепло и свет от единого источника – Солнца. Тепло от любой звезды распространяется в космос в виде излучения – инфракрасной волны энергии, которая перемещается от раскалённых объектов к холодным. Волны излучения пробуждают молекулы и заставляют их нагреваться – так и распространяется тепло от звезды к другим телам. Но есть один момент: излучение нагревает только те молекулы, которые находятся у него на пути. Именно поэтому на дневной стороне Меркурия очень жарко, до + 430 С, а на ночной – жуткий холод.
На Венере жарче, чем на Меркурии, несмотря на то, что она дальше от Солнца. Температура на второй планете Солнечной системы достигает + 460 С, причём, неважно, на полюсах ли вы будете её измерять или на экваторе, в тени или на светлой стороне: всё дело в атмосфере, состоящей на примерно на 98 % из углекислого газа, и в вызванном им мощном парниковом эффекте.
Тепло распространяется тремя способами: проводимость (например, когда вы положили холодные руки на тёплую батарею, тепло передаётся при непосредственном контакте), конвекция (когда вы греетесь, сидя у батареи, не касаясь её, – это явление переноса энергии самими струями жидкости или газа – в данном случае вы получаете тепло от движущихся горячих потоков воздуха) и излучение . Когда лучи звёзд нагревают молекулы в земной атмосфере, то те передают энергию другим молекулам, расположенным ниже. Так возникает цепная реакция, которая нагревает те области, что остались за пределами солнечного луча.
В космосе же негде возникать этой цепной реакции, так как вакуум – это слишком разреженное пространство, в котором атомы находятся очень далеко друг от друга, поэтому они не могут постоянно сталкиваться и обмениваться теплом. Получается, что проводимость не подходит.
Конвекция может работать лишь там, где может возникнуть сила тяжести, ведь потоки теплого воздуха более легкие и поднимаются вверх, а холодные – более плотные и тяжёлые — опускаются ниже. В невесомости конвекция попросту не может существовать, поэтому она тоже не подойдёт.
А что насчёт излучения? Получается, что оно остаётся единственной возможностью! Когда солнечное тепло в форме излучения падает на объект, атомы, составляющие этот объект, начинают поглощать энергию. Эта энергия заставляет атомы двигаться и производить тепло в процессе своего движения. Однако с этим явлением происходит нечто интересное. Поскольку нет возможности проводить тепло, температура объектов в пространстве будет оставаться неизменной в течение длительного времени. Горячие предметы остаются горячими, а холодные остаются холодными. Но когда солнечные лучи попадают в земную атмосферу, появляется много материи для возбуждения. Следовательно, мы чувствуем излучение солнца как тепло, и нам кажется, что тёплые солнечные лучи нас согревают, только вот на самом деле это не тёплые лучи, а прогретый воздух, попавший под излучение. В космосе исходит излучение от звёзд, но нет молекул и атомов, способных его поглотить. Даже когда скалистая поверхность объекта нагревается выше 100°C излучением Солнца, пространство вокруг нее не будет поглощать никакой температуры по той же причине. Когда нет материи, передача температуры не происходит.
Таким образом, температуру звезды можно почувствовать только в случае, если есть материя, способная её поглотить. Поскольку в открытом космосе пространство практически пустое (в вакууме атомы вещества находятся слишком далеко друг от друга, чтобы «дотянуться» до своих соседей и передать им энергию), в космосе царит холод.
На дневной стороне на Меркурии мы бы поджарились, так как там будет действовать теплообмен: представьте, если вас бросят на раскалённую сковородку – эффект будет примерно таким же. На Земле мы мёрзнем в холодной воде, или на улице зимой в мороз, потому что воздух и вода являются теплообменниками, которые всё время взаимодействуют с живыми телами, отбирая у них тепло. Тепловое излучение человека невелико, поэтому, окажись он в открытом космосе вдали от звёзд без скафандра, он не превратится моментально в сосульку – да, переохлаждение наступит, но далеко не сразу, так как нет внешнего источника тепла – звезды, горячей поверхности или атмосферы. А вот если подлететь в окрестности Меркурия и даже ближе, то солнечные лучи встретят на своём пути материю — в данном случае нас, и заставят атомы нашего тела двигаться — отсюда получится и перегрев.
Кстати, на Луне перепады температур экстремальные: на солнечной стороне температура поднимается до + 127 С, а на теневой может опускаться до – 170 С. Почему же на Земле нет такого эффекта? Благодаря нашей атмосфере инфракрасные волны от Солнца отражаются, и те, которые входят в атмосферу Земли, равномерно распределены. Вот почему мы чувствуем постепенное изменение температуры, а не крайнюю жару или холод.
Источник
Почему на горах холоднее, если они ближе к Солнцу
Наш мир настолько многогранен, что порой некоторые явления, на первый взгляд, кажутся удивительными. Но как часто бывает, физика приходит на помощь и объясняет необычные эффекты. К примеру, почему в горах холоднее, хотя они ближе к Солнцу? К тому же многим известно, что теплый воздух стремится вверх. Попробуем разобрать данное явление.
Воздух — плохой проводник
Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 миллионов километров. А сам высокая гора земли — Эверест — достигает высоты 8.8 километров. Действительно, разница не настолько большая, чтобы был какой-то прирост температуры по сравнению с поверхностью Земли. Но почему же в горах хотя бы не также, как в тропиках?
Первостепенная причина холода на высоте — это особенность излучения Солнца. Большая часть этого потока проходит через атмосферу, а в результате поглощается землей и водой. И уже после этого идет выделение тепла. В результате этого земля греет окружающее пространство. Но воздух является не самым хорошим проводником, из-за чего температура довольно быстро спадает с увеличением высоты.
Также небольшое воздействие на температуру на высоких горах оказывает цвет ландшафта. Например, солнечные батареи специально делают черного цвета, чтобы они поглощали как можно больше солнечной энергии. Горы же, напротив, обычно покрыты белым снегом, который отлично отражает солнечные лучи и не дает накапливаться теплу.
Если у подножия Эвереста градусник покажет около 30 градусов Цельсия, то на его вершине это уже -24 градусов Цельсия. Примерно считается, что температура падает на 1 градус каждые 100 метров высоты. Нагрев пространства происходит до 12-15 км, после чего начинается тропопауза — небольшой участок между тропосферой и стратосферой. Тропопауза получила свое название по причине того, что с изменением высоты, температура практически не меняется в данном участке пространства. Стоит заметить, что тропопауза характерна для всех планет с атмосферой. При этом она располагается всегда одинакова, на высоте, где давление составляет 1/10 от давления на поверхности Земли.
Давление газа
Также холод в горах можно объяснить через уравнение Менделеева-Клапейрона . В нем явно выражена зависимость между давлением, объемом и температурой газа. Итак, мы поднимаемся высоко в горы, как меняются эти параметры ? Логично, что давление уменьшается, а, следовательно, газ расширяется.
При увеличении объема он совершает некоторую работу и в результате теряет энергию. В то же время температура газа должна упасть. Это объясняется тем, что энергия определяется как средняя энергия частиц. В итоге получаем крайне холодный воздух, который на границе тропосферы может охладиться до -55 градусов.
В горах было чуть теплее, если бы их поверхность была более темная. Из-за снежных шапок происходит почти полное отражение солнечного излучения. Справедливости ради стоит отметить, что даже небольшое увеличение температуры нивелировалась бы с приходом ночи.
Парниковые газы
Также холод в горах часто связывают с парниковыми газами , образующими некую «шапку», которая мешает уходить теплу. Это такие вещества, как водяной пар, метан, углекислый газ и некоторые другие. Их концентрация падает с ростом высоты, из-за чего температура уменьшается. Почему же тогда холодные потоки не уходят вниз?
Дело опять в давлении, которое заметно выше на поверхности Земли. При его увеличении растет еще и плотность воздуха. Таким образом, холодные потоки сверху не могут «протолкнуть» более плотные массы снизу.
Газы, мешающие уходу тепла, образуют так называемый парниковый эффект. Наиболее наглядно он представлен на Венере. Там плотность атмосферы настолько большая, что температура на поверхности планеты даже больше, чем на Меркурии, который находится ближе к Солнцу.
Источник
Почему в космосе холодно, если Солнце горячее
Солнце находится на расстоянии около 150 миллионов километров от Земли, но мы можем чувствовать его тепло каждый день. Удивительно, как горящий объект издалека может излучать тепло на таком большом расстоянии.
Мы не говорим о температурах, которые едва регистрируют его присутствие. В 2019 году температура в Кувейте достигла 63 ° C под прямыми солнечными лучами. Если вы будете стоять при таких температурах в течение длительного периода, вы рискуете умереть от теплового удара.
Но больше всего озадачивает то, что космическое пространство остается холодным. Итак, почему пространство такое холодное, если Солнце такое жаркое?
Чтобы понять это удивительное явление, важно сначала распознать разницу между двумя терминами, которые часто используются взаимозаменяемо: тепло и температура.
Роль тепла и температуры
Проще говоря, тепло — это энергия, хранящаяся внутри объекта, в то время как тепло или холодность этого объекта измеряется температурой. Таким образом, когда тепло передается объекту, его температура повышается. И происходит снижение значения температуры, когда тепло извлекается из объекта.
Эта передача тепла может происходить через три режима: проводимость, конвекция и излучение.
Теплопередача через проводимость происходит в твердых телах. Когда твердые частицы нагреваются, они начинают вибрировать и сталкиваться друг с другом, передавая тепло при этом от более горячих частиц к более холодным.
Теплопередача через конвекцию — явление, наблюдаемое в жидкостях и газах. Этот режим теплопередачи также происходит на поверхности между твердыми телами и жидкостями.
Когда жидкость нагревается, молекулы поднимаются вверх и переносят тепловую энергию вместе с ними. Комнатный обогреватель — лучший пример, демонстрирующий конвективный теплообмен.
Когда обогреватель нагревает окружающий воздух, температура воздуха будет повышаться, и воздух поднимется до верха комнаты. Присутствующий сверху холодный воздух вынужден двигаться вниз и нагреваться, создавая конвекционный ток.
Передача тепла посредством излучения — это процесс, при котором объект выделяет тепло в форме света. Все материалы излучают некоторое количество тепловой энергии в зависимости от их температуры.
При комнатной температуре все объекты, включая нас, людей, излучают тепло в виде инфракрасных волн. Из-за излучения тепловизионные камеры могут обнаруживать объекты даже ночью.
Чем горячее объект, тем больше он будет излучать. Солнце является отличным примером теплового излучения, которое переносит тепло через солнечную систему.
Теперь, когда вы знаете разницу между теплом и температурой, мы очень близки к тому, чтобы ответить на вопрос, поставленный в заголовке этой статьи.
Теперь мы знаем, что температура может влиять только на материю. Однако в космосе недостаточно частиц, и это почти полный вакуум и бесконечное пространство.
Это означает, что передача тепла неэффективна. Невозможно передать тепло посредством проводимости или конвекции.
Излучение остается единственной возможностью.
Когда солнечное тепло в форме излучения падает на объект, атомы, составляющие объект, начинают поглощать энергию. Эта энергия начинает двигаться атомы вибрировать и заставлять их производить в процессе тепло.
Однако с этим явлением происходит нечто интересное. Поскольку нет возможности проводить тепло, температура объектов в пространстве будет оставаться неизменной в течение длительного времени.
Горячие предметы остаются горячими, а холодные остаются холодными.
Но когда солнечные лучи попадают в земную атмосферу, появляется много материи для возбуждения. Следовательно, мы чувствуем излучение солнца как тепло.
Это естественно вызывает вопрос: Что произойдет, если мы поместим что-то вне атмосферы Земли?
Космическое пространство может с легкостью заморозить или сжечь вас
Когда объект находится за пределами земной атмосферы и при прямом солнечном свете, она будет нагрета до около 120°C. Объекты вокруг Земли, и в космическом пространстве, которые не получают прямых солнечных лучей находятся в пределах 10°C.
Температура 10°C обусловлена нагревом некоторых молекул, покидающих земную атмосферу. Однако, если мы измерим температуру пустого пространства между небесными телами в космосе, это будет всего на 3 Кельвина выше абсолютного нуля.
Итак, главный вывод здесь заключается в том, что температуру Солнца можно почувствовать только в том случае, если есть материя, чтобы поглотить ее, в космосе почти нет материи, отсюда и холод.
Две стороны солнечного тепла
Мы знаем, что в затененных областях холодно. Лучшим примером является ночное время, когда температура снижается, так как в этой части Земли нет излучения.
Однако в космосе все немного по-другому. Да, объекты, которые скрыты от солнечного излучения, будут холоднее, чем пятна, которые получают солнечный свет, но разница довольно существенная.
Объект в космосе столкнется с двумя экстремальными температурами с двух сторон.
Давайте возьмем для примера Луну. Области, которые получают солнечный свет, нагреваются до 127°C, а темная сторона Луны будет при температуре замерзания -173°C.
Но почему земля не имеет таких же эффектов? Благодаря нашей атмосфере инфракрасные волны от солнца отражаются, и те, которые входят в атмосферу Земли, равномерно распределены.
Вот почему мы чувствуем постепенное изменение температуры, а не крайнюю жару или холод.
Другим примером, показывающим полярность температуры в космосе, является влияние солнца на солнечный зонд Parker. Солнечный зонд Parker — это программа НАСА, где зонд был отправлен в космос для изучения Солнца.
Солнечный зонд «Паркер»
В апреле 2019 года зонд находился всего в 15 миллионах миль от Солнца. Чтобы защитить себя, он использовал теплозащитный экран.
Температура теплового экрана, когда он был бомбардирован солнечным излучением, составляла 121°C, в то время как остальная часть зонда имела -150°C.
Космос — это лучший термос
Когда нагревать нечего, температура системы остается прежней. Это относится и к космосу. Солнечное излучение может проходить через него, но нет молекул или атомов, чтобы поглотить это тепло.
Даже когда скала нагревается выше 100°C излучением Солнца, пространство вокруг нее не будет поглощать никакой температуры по той же причине. Когда нет материи, передача температуры не происходит.
Следовательно, даже когда солнце излучает, пространство остается холодным как лед!
Источник