Jakie są sposoby przekazywania ciepła między Słońcem i Ziemią?

Pytanie

Pyta Renata

Jakie są sposoby przekazywania ciepła między Słońcem i Ziemią? Które z praw fizyki rządzą tym przekazem?

Odpowiedź

Odpowiada Krzysztof Byczuk

Przekaz energii na sposób cieplny, potocznie nazywany przekazywaniem ciepła, zachodzi poprzez: transport, konwekcję lub promieniowanie.

Transport wygląda na przykład tak, że cząsteczki powietrza w pokoju uderzają w atomy, z których zbudowana jest szyba, one drgając zderzają się z innymi atomami, a te od zewnętrznej strony uderzają w cząsteczki powietrza na dworze. Jeśli temperatura w pokoju jest wyższa niż na dworze, to energia kinetyczna jest transportowana na zewnątrz, „ciepło przepływa” z pokoju na dwór.

Konwekcja wygląda na przykład tak, że garnek z wodą jest podgrzewany od dołu, gorętsze masy wody o mniejszej gęstości unoszą się do góry z powodu siły wyporu, a chłodniejsze opadają grawitacyjnie na dół. Energia z płomienia jest rozprowadzana po całej objętości.

W obu wymienionych mechanizmach potrzebna jest obecność materii. Pomiędzy Słońcem i Ziemią panuje próżnia. Jedyny sposób przenoszenia energii w tym przypadku to promieniowanie, które może rozchodzić się w próżni. Fale elektromagnetyczne, wytwarzane na Słońcu, rozchodząc się z prędkością światła unoszą energię. Jest to energia pola elektromagnetycznego, która jest przenoszona przez falę. Ta część promieniowania elektromagnetycznego, które dociera do Ziemi, oddaje jej swoją energię w procesie absorpcji.

Można przyjąć, że masywne cząstki, np. alfa, które zostały wyrzucone ze Słońca i dotarły do Ziemi, przeniosły jakąś energię. Byłaby to konwekcja. Także przemieszczające się Słońce może emitować fale grawitacyjne, które zderzając się z Ziemią przekazują jej swoją energię. Byłoby to promieniowanie. Jednakże wkład tych dwóch ostatnich mechanizmów jest zaniedbywalnie mały w stosunku do promieniowania elektromagnetycznego.