CC THEO NĐ
Những đứa trẻ tò mò là một sê-ri trên The Convers, mang đến cho trẻ em ở mọi lứa tuổi cơ hội được các chuyên gia giải đáp thắc mắc về thế giới. Tất cả các câu hỏi đều được hoan nghênh: bạn hoặc người lớn có thể gửi chúng cùng với tên, tuổi và thị trấn hoặc thành phố nơi bạn sống tới [email protected] Chúng tôi sẽ không thể trả lời mọi câu hỏi, nhưng chúng tôi sẽ cố gắng hết sức.
Làm thế nào để nhiệt truyền trong không gian nếu không gian là chân không? – Katerina, 10 tuổi, Norwich, Vương quốc Anh.
Thật là một câu hỏi tuyệt vời!
Trước hết, để hiểu nhiệt là gì, bạn cần biết rằng mọi thứ bạn có thể chạm vào hoặc nhìn thấy đều được tạo thành từ các khối xây dựng nhỏ gọi là nguyên tử. Các nguyên tử nhỏ đến mức bạn không thể nhìn thấy chúng (ngoại trừ một số thiết bị rất đặc biệt); tuy nhiên, chúng tạo nên tất cả vật chất trong vũ trụ.
Nếu thứ gì đó nóng, điều đó có nghĩa là các nguyên tử của nó có nhiều năng lượng và đang nảy xung quanh. Nếu thứ gì đó lạnh, các nguyên tử của nó có ít năng lượng hơn nhiều và đứng yên.
Đúng là không gian là chân không, nghĩa là không có nhiều vật chất trôi nổi xung quanh. Tuy nhiên, không gian không phải là một khoảng chân không hoàn hảo. Ngay cả khi chúng ta bỏ qua những thứ to lớn như ngôi sao, hành tinh và sao chổi, không gian không hoàn toàn trống rỗng.
Trên thực tế, mặt trời liên tục thổi vật chất, được gọi là gió mặt trời, vào hệ mặt trời của chúng ta. Đây là một phần nguyên nhân gây ra màn trình diễn ánh sáng tuyệt đẹp mà chúng ta gọi là cực quang.
Đọc thêm: Những đứa trẻ tò mò: nguyên nhân gây ra đèn phía bắc?
Nhưng gió mặt trời không đậm đặc lắm: chẳng hạn, nó có rất nhiều nguyên tử ít hơn rất nhiều so với không khí. Điều này có nghĩa là nó không thể mang nhiều nhiệt, và do đó không thể giải thích bằng cách nào nhiệt từ mặt trời đến được Trái đất.
Có ba cách chia sẻ nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Chúng ta hãy lần lượt nghĩ về từng cái để tìm ra cái nào cho phép nhiệt truyền trong không gian.
Điều khiển
Dẫn nhiệt là cái mà các nhà khoa học gọi là truyền nhiệt qua cảm ứng. Nếu bạn chạm vào thứ gì đó ấm áp, nhiệt sẽ truyền từ đó sang bạn. Nếu bạn chạm vào thứ gì đó lạnh, nhiệt sẽ truyền từ bạn sang nó.
Một số vật liệu, chẳng hạn như kim loại, là chất dẫn điện tốt. Các vật liệu khác, chẳng hạn như thủy tinh, là chất dẫn điện kém và được gọi là chất cách điện.
Nhiệt cũng có thể được tiến hành trong nhiều bước. Ví dụ, nếu bạn cầm một chiếc thìa kim loại trong một tách trà nóng, nhiệt sẽ truyền từ trà sang thìa, rồi từ thìa sang tay bạn.
Rawpixel/Unsplash., FAL
Nhưng chúng ta không chạm vào mặt trời (và đó cũng là một điều tốt: nhiệt độ bề mặt của nó trên 5.000°C!) và không gian là chân không, vì vậy không có gì để truyền nhiệt. Vì vậy, chúng tôi có thể loại trừ việc lái xe.
đối lưu
Đối lưu là sự truyền nhiệt qua dòng chảy của chất lỏng. Cả chất lỏng và chất khí đều có thể đối lưu nhiệt. Các nguyên tử sẽ di chuyển từ vùng nóng sang vùng lạnh hơn, mang theo nhiệt và năng lượng của chúng.
Nếu bạn đã từng ở trong phòng tắm bắt đầu trở lạnh và sau đó bạn vặn vòi nước nóng, bạn sẽ cảm thấy nước nóng từ vòi đối lưu vào phòng tắm nhiều hơn.
Các nguyên tử nóng sau đó sẽ va chạm với các nguyên tử lạnh hơn, chia sẻ nhiệt của chúng thông qua sự dẫn điện, cho đến khi bể đạt đến nhiệt độ đồng nhất.
Nhưng vì không gian là chân không nên không có chất lỏng hoặc chất khí nào để đối lưu nhiệt từ mặt trời đến Trái đất. Vì vậy, chúng ta có thể loại trừ sự đối lưu.
Sự bức xạ
Các vật thể nóng như mặt trời, và thậm chí cả cơ thể con người của chúng ta, tỏa nhiệt. Khi các nguyên tử của vật chất di chuyển và rung động, chúng phát ra hoặc “bức xạ” năng lượng điện từ; đây được gọi là “bức xạ nhiệt”.
Năng lượng điện từ có nhiều loại, hoặc phổ, thuộc nhiều loại – một số trong số này chúng ta có thể thấy: chúng tạo thành cầu vồng của “ánh sáng khả kiến”. Cũng có những loại khác mà chúng ta không thể nhìn thấy, chẳng hạn như năng lượng tia hồng ngoại phát ra từ cơ thể ấm áp của chúng ta và năng lượng vi sóng mà chúng ta sử dụng để nấu thức ăn.
màn trập.
Không giống như dẫn nhiệt và đối lưu, bức xạ không cần vật chất để truyền nhiệt. Năng lượng tỏa ra từ mặt trời, xuyên qua chân không của không gian với tốc độ ánh sáng. Khi năng lượng này đến Trái đất, một phần của nó được chuyển sang khí trong bầu khí quyển của chúng ta.
Một phần của nó đi qua và làm nóng các nguyên tử trên bề mặt trái đất. Một số thậm chí sẽ được hấp thụ qua da.
Mặt đất hấp thụ năng lượng bức xạ của mặt trời, và điều này khiến nó cũng phát ra nhiệt. Một phần nhiệt này được dẫn ra, giống như khi cát nóng trên bãi biển làm bỏng chân bạn vào mùa hè. Một số đối lưu qua gió và các dòng hải lưu, và một số bức xạ trở lại bầu khí quyển, hoặc thậm chí ra ngoài vũ trụ.
Các bài viết khác từ Những đứa trẻ tò mò, được viết bởi các chuyên gia học thuật:
