Теплове випромінювання

Яким чином Земля отримує енергію від Сонця? Теплопровідність і конвекція виключені: нас розділяє 150000000 кілометрів безповітряного простору.

Тут працює третій вид теплопередачі – теплове випромінювання. Випромінювання може поширюватися як в речовині, так і у вакуумі. Як же воно виникає?

Виявляється, електричне і магнітне поля тісно пов’язані один з одним і володіють однією чудовою властивістю. Якщо електричне поле змінюється з часом, то воно породжує магнітне поле, яке, взагалі кажучи, також змінюється зі временем13. У свою чергу змінне магнітне поле породжує змінне електричне поле, яке знову породжує змінне магнітне поле, яке знову породжує змінне електричне поле. В результаті розвитку цього процесу в просторі поширюється електромагнітна хвиля – «зачеплені» один за одного електричне і магнітне поля. Як і звук, електромагнітні хвилі володіють швидкістю поширення і частотою – в даному випадку це частота, з якою коливаються у хвилі величини і напряму полів. Видиме світло – окремий випадок електромагнітних хвиль.

Швидкість поширення електромагнітних хвиль у вакуумі величезна: 300000 км / с. Так, від Землі до Місяця світло йде трохи більше секунди.

Частотний діапазон електромагнітних хвиль дуже широкий. Докладніше про шкалою електромагнітних хвиль ми поговоримо у відповідному листку. Тут відзначимо лише, що видиме світло – це крихітний діапазон даної шкали. Нижче нього лежать частоти інфрачервоного випромінювання, вище – частоти ультрафіолетового випромінювання.

Згадаймо тепер, що атоми, будучи в цілому електрично нейтральними, містять позитивно заряджені протони і негативно заряджені електрони. Ці заряджені частинки, здійснюючи разом з атомами хаотичний рух, створюють змінні електричні поля і тим самим випромінюють електромагнітні хвилі. Ці хвилі і називаютя тепловим випромінюванням – в нагадування про те, що їх джерелом служить тепловий рух частинок речовини.

Джерелом теплового випромінювання є будь-яке тіло. При цьому випромінювання забирає частину його внутрішньої енергії. Зустрівшись з атомами іншого тіла, випромінювання розганяє їх своїм вагається електричним полем, і внутрішня енергія цього тіла збільшується. Саме так ми і гріємося в сонячних променях.

При звичайних температурах частоти теплового випромінювання лежать в інфрачервоному діапазоні, так що око його не сприймає (ми не бачимо, як ми «Світло»). При нагріванні тіла його атоми починають випромінювати хвилі більш високих частот. Залізний цвях можна розжарити до червоного – довести до такої температури, що його теплове випромінювання вийде в нижню (червону) частина видимого діапазону. А Сонце здається нам жовто-білим: температура на поверхні Сонця настільки висока (6000 ° С), що в спектрі його випромінювання присутні всі частоти видимого світла, та ще ультрафіолет, завдяки якому ми загоряємо.

Посилання на основну публікацію