太陽が地球をどのように温めるか。太陽家族なぜ太陽は暖かくなるのか

太陽は地球上の生命の主な源です。私たちに最も近い星です。他の人は非常に遠くにいるので、その光は何百万光年も離れたところにしか届きません。そして太陽がエネルギーの放射を止めれば、地球上のすべての生命は確実に滅びます。

確かに、私たち一人一人が少なくとも一度は疑問を抱いたことがあるでしょう。「実際、夏には太陽光で日光浴をしているのに、冬には同じ光が氷を少しも溶かすことさえできないのはなぜですか？」それで、それを理解しましょう。

太陽の仕組み

太陽を研究するのは非常に難しい仕事です。飛行機は燃え尽きるだけなので、彼に飛行機を送ることは不可能です。しかし、現代科学には、遠く離れていながら同時に巨大なエネルギーを放射する物体を研究するための他の方法がたくさんあります。地球から太陽までの距離は1億5000万km。この距離があるからこそ、地球上の生命は快適に存在できるのです。

太陽の中心の直径は17万5千キロメートルに達します。星の内部の温度は1,400万ケルビンで、その原因は熱核反応です。これは一種の核炉であると言えます。すべての熱は星の中心部で生成され、その後いくつかの殻を通過します。

光球は核の上の最初の層ですが、より深い層のエネルギーはここには届きません。
スピキュールは太陽の次の層から定期的に放出されるものです。
冠は星の一番外側の殻です。

興味深いことに、コロナではプロミネンスが形成されます。太陽風の原因はこの殻であり、太陽系の最も遠い隅々まで広がります。

可視光線や太陽エネルギーには、赤外線や紫外線のほか、電磁波や放射線、X線なども含まれます。

重要！これらすべての波は地球や太陽系の他の惑星に到達し、何らかの形でそれら、特に大気のある惑星に影響を与えます。

光線の影響

すべての生き物は主に紫外線の影響を受けます。オゾン層はその強さによって私たちの地球を守っています。紫外線が生体に及ぼす影響は次のように表れます。

それらは人体の代謝プロセスに貢献します。
この放射線のおかげで、ビタミンDが体内で生成され、それなしでは通常の人間の生活は不可能です。
血流の増加。
タンが現れる。

紫外線は大気にも良い影響を与えます。彼らはそれを浄化し、生命にとってより好ましいものにします。赤外線には温熱効果もあります。彼らのおかげで、地球の表面は暖かいです。しかし、これらの光線は大気に影響を与えますが、その影響が最小限になる場合もあります。

冬には太陽の熱が少なくなります

冬には、太陽はそれほど激しく加熱されませんが、この現象は科学的な観点から説明できます。以下の理由により、地球への太陽熱の流れが減少します。

太陽は地平線上の非常に低い位置にあるため、光線は大気中をより長い距離を進みます。
同じ理由で、朝と夕方はそれほど暑くありませんが、夕方になると寒くなります。
冷たい風は太陽が私たちに与えてくれる熱の期間を短縮します。
冬には日が短くなり、夜が長くなるため、赤外線が大気に影響を与える期間が大幅に減少します。

重要なことは、冬には地球の表面が白い雪で覆われ、太陽光線を完全に反射するため、表面全体の温度が低下するという事実です。

ご覧のとおり、冬でも太陽は輝いていますが、太陽によって日焼けすることを期待する必要はありません。

対流と熱伝導はどちらも物質の粒子を通して作用します。地球と太陽を隔てる広大な空間には分子がほとんど含まれていませんが、太陽が温暖化することは誰もが知っています。この熱の移動を輻射といいます。
放射のおかげで、火の熱は火からかなり離れていても感じられます。しかし、誰かが火を閉じると、すぐに寒くなります。これは、空気が冷たかったし、冷たいままであり、熱は火から直接来たことを意味します。
このような場合の熱は、太陽や火などの放射線源から放出される特殊な熱波を使用して伝達されると考えられています。
放射線は、温度が絶対零度を超えるすべての物体の中に存在します。これらの波は、暗い天体によって特によく捕らえられます。私たちが見ることができるのは、これらの波の一部だけであり、太陽、電球の螺旋、輝く残り火など、非常に高温の物体から発せられる波だけです。

さまざまな表面がこれらの波を反射または吸収する可能性があります。体が熱波を吸収すると、晴れた日に黒いジャケットが熱くなるのと同じように熱くなります。同じ日に銀のスーツを着ると、銀の表面が熱波を多く反射するため、スーツの中はより寒くなります。すべての体は熱波を反射し、吸収します。
すべての物質が熱波に対して透明であるわけではありません。たとえば、水は熱放射を透過しませんが、光はよく透過しますが、ヨウ素溶液はその逆です。温室では、ガラスが熱トラップとして機能し、太陽光を取り入れながら熱を遮断します。
放射線を通して私たちが受け取る熱の量は距離によって異なります。地球は、たとえば太陽系で最も遠い惑星である冥王星よりもはるかに多くの太陽熱を受け取ります。地球の次に太陽から近い惑星である火星でさえ、受け取る熱は地球の 2 分の 1 です。

宇宙で何が起こっているのか、多くの人が混乱しています。公平を期すために言うと、私たちの多くは宇宙に行ったことはなく（控えめに言っても）、私たちの多くにとっての宇宙は、太陽系の9つの惑星と、無重力では浮かないサンドラ・ブロック（グラビティ）の髪によって進化してきました。宇宙に関する質問は、誰でも少なくとも 1 つは不正解になるでしょう。よくある宇宙に関する 10 の通説を紐解いてみましょう。

おそらく、宇宙に関する最も古く、最も一般的な神話の 1 つは、これです。真空の宇宙では、特別な宇宙服を着ていなければ、どんな人でも爆発してしまいます。そこには圧力がないので、膨らみすぎた風船のように膨らみ、破裂してしまうという論理です。驚かれるかもしれませんが、人間は風船よりもはるかに耐久性があります。私たちは注射されても破裂しませんし、宇宙でも破裂しません。私たちの体は真空には強すぎるのです。少し調子に乗ってみましょう、それは事実です。しかし、私たちの骨、皮膚、その他の臓器は、誰かが積極的に引き裂かない限り、この状況に耐えられるほど丈夫です。実際、宇宙ミッションで作業中に極度の低気圧状態をすでに経験している人もいます。 1966年、ある男性が宇宙服をテストしていたところ、高度36,500メートルで突然減圧されてしまいました。彼は意識を失いましたが、爆発はしませんでした。生き残って完全に回復した。

人々は凍りつく

この誤謬はよく使われます。誰かがスーツを着ずに宇宙船に乗り込む様子を見たことがない人はどれだけいるでしょうか? すぐに凍ってしまい、持ち帰らないとつららになって飛んでしまいます。実際には、まったく逆のことが起こります。宇宙に出ても凍ることはありませんが、逆にオーバーヒートしてしまいます。熱源の上の水は加熱され、上昇し、冷却され、再び新しい水になります。しかし、宇宙には水の熱を奪えるものは何もなく、氷点まで冷却することは不可能です。体は熱を産生することで機能します。確かに、耐えられないほど熱くなったときには、あなたはすでに死んでいるでしょう。

血が沸騰する

この迷信は、真空にいると体が過熱するという事実とは何の関係もありません。むしろ、それは、あらゆる液体が環境の圧力と直接的な関係があるという事実に直接関係しています。圧力が高くなるほど沸点は高くなり、その逆も同様です。液体は気体に変化しやすいためです。論理性のある人は、圧力がまったくない宇宙では液体が沸騰し、血液も液体であると推測できます。アームストロングラインは、大気圧が非常に低いため、液体が室温で沸騰する場所を走行します。問題は、宇宙で液体が沸騰しても血液は沸騰しないことだ。口の中の唾液など、他の液体も沸騰します。高度36,500メートルで減圧した男性は、唾液で舌が「焼けた」と語った。これを沸騰させると、ヘアドライヤーで乾かすのと同じになります。ただし、唾液とは異なり、血液は閉鎖系にあり、静脈によって液体の状態で圧力がかかった状態に保たれます。たとえ完全な真空状態にあったとしても、血液はシステム内で密閉されているため、血液がガスになって自然に逃げることはありません。

太陽は宇宙の研究が始まる場所です。これは大きな火の玉であり、その周りをすべての惑星が回転しており、かなり遠くにありますが、私たちを暖め、燃えません。私たちが太陽光と熱なしでは存在できないことを考えると、太陽が燃えるという大きな誤解は驚くべきものであると考えられます。もしあなたが自分に火をつけたことがあるなら、おめでとうございます。あなたは太陽が与えることのできる以上の火に見舞われたことになります。実際には、太陽は、2 つの水素原子がヘリウム原子を形成する核融合の過程で光と熱エネルギーを放出する大きなガスの球です。太陽は光と熱を与えますが、通常の火はまったく与えません。それはただ大きくて暖かい光です。

ブラックホールは漏斗です

映画や漫画におけるブラックホールの描写に起因すると考えられるもう 1 つのよくある誤解があります。もちろん、それらは本質的に「目に見えない」ものですが、あなたや私のような観客にとって、それらは邪悪な運命の渦として描かれます。これらは、片側のみに出口がある 2 次元の漏斗として描かれています。実際には、ブラックホールは球体です。吸い込まれるような一面はなく、むしろ巨大な重力を持つ惑星のようなものです。どちらからでも近づきすぎると飲み込まれてしまいます。

大気圏再突入

私たちは皆、宇宙船が地球の大気圏に再突入する様子 (いわゆる再突入) を見たことがあるでしょう。これは船にとって重大なテストです。通常、その表面は非常に熱くなります。私たちの多くは、それが船と大気の間の摩擦によるものだと考えていますが、この説明は理にかなっています。まるで船が何もない状態で、突然猛スピードで大気をこすり始めたかのようです。もちろん、すべてが熱くなります。そうですね、真実は、大気圏再突入時の摩擦によって奪われる熱は 1 パーセントにも満たないということです。加熱の主な理由は圧縮です。船が地球に向かって猛スピードで戻ると、船が通過する空気が圧縮されて船を取り囲みます。これをバウショックといいます。船の頭に衝突した空気が船を押します。起こっていることの速度により、空気は減圧または冷却する時間がないまま加熱されます。熱の一部は遮熱板によって吸収されますが、美しい再突入写真を生み出すのは宇宙船の周囲の空気です。

彗星の尾

ちょっと彗星を想像してみてください。おそらく、氷の塊が光や火の尾を伴って宇宙空間を駆け抜ける様子を想像するでしょう。驚かれるかもしれませんが、彗星の尾の方向は彗星の進行方向とは何の関係もありません。実際のところ、彗星の尾は体の摩擦や破壊の結果ではありません。太陽風は彗星を加熱し、氷を溶かすため、氷と砂の粒子は風の反対方向に飛んでいきます。したがって、彗星の尾は必ずしもプルームとなって後を追うわけではなく、常に太陽から遠ざかる方向を向いています。

冥王星の降格後、水星は最小の惑星になりました。また、太陽に最も近い惑星でもあるため、これが私たちの系で最も熱い惑星であると考えるのは自然でしょう。一言で言えば、水星はとても寒い惑星です。まず、水星の最も熱い点の温度は摂氏 427 度です。たとえそのような温度が地球全体に残ったとしても、水星は依然として金星（460度）よりも寒いでしょう。水星よりも太陽から5,000万キロ近く離れた金星が暖かい理由は、その二酸化炭素大気によるものです。マーキュリーには自慢できるものは何もありません。

もう一つの理由は、その軌道と回転に関係しています。水星は 88 地球日で太陽の周りを完全に回転し、58 地球日でその軸の周りを完全に回転します。地球の夜は 58 日間続き、気温が摂氏 -173 度まで下がるには十分な時間があります。

プローブ

探査機キュリオシティが現在火星で重要な研究活動を行っていることは誰もが知っています。しかし人々は、私たちが長年にわたって送り出してきた他の探査機の多くについては忘れ去っています。オポチュニティ探査車は 90 日間のミッションを目標に 2003 年に火星に着陸しました。 10年経った今でも現役です。多くの人は、私たちは火星以外の惑星に探査機を送ったことはないと考えています。はい、私たちはたくさんの衛星を軌道に送り込みましたが、何かを別の惑星に着陸させるためでしょうか？ 1970 年から 1984 年にかけて、ソ連は 8 機の探査機を金星の表面に着陸させることに成功しました。確かに、地球の非友好的な雰囲気のせいで、それらはすべて燃え尽きました。最も耐久性の高い探査機は、予想よりもはるかに長い約 2 時間生存しました。

宇宙をもう少し進めば、木星に到達します。探査機にとって、木星は火星や金星よりもさらに困難な目標です。木星はほぼ完全に乗ることのできないガスで構成されているからです。しかし科学者たちはそれでも止まらず、そこに探査機を送りました。 1989 年、ガリレオ宇宙船は木星とその衛星の研究に出発し、その後 14 年間研究を続けました。彼はまた、木星に探査機を投下し、惑星の構成に関する情報を送信した。木星に向かう途中の別の船はありますが、当時木星の大気圏に突入した探査機はガリレオ探査機だけだったため、その最初の情報は非常に貴重です。

無重力状態

この通説はあまりにも明白であるため、多くの人が自分自身を納得させたくありません。人工衛星、宇宙船、宇宙飛行士などは無重力状態を経験しません。真の無重力、つまり微小重力は存在せず、誰もそれを経験したことがありません。ほとんどの人は、宇宙飛行士や船は地球から遠く離れており、地球の重力を感じていないのに、どうして浮くのだろうかと思っています。実際、重力のおかげで浮くことができます。地球または重大な重力を持つその他の天体の飛行中に、物体は落下します。しかし、地球は常に動いているため、これらの物体が地球に衝突することはありません。

地球の重力は船を地表に引き寄せようとしますが、動きは続くため、物体は落下し続けます。この永遠の落下は、無重力の錯覚につながります。船内の宇宙飛行士も落下しますが、まるで浮いているように見えます。エレベーターや飛行機が落下した場合にも同じ状態が起こります。そして、9,000メートルで自由落下する飛行機の中でそれを体験することができます。

太陽が突然輝き、温暖化を止めたら、私たちは存在できなくなります。地球上は非常に寒くなり、川、海、海洋の水だけでなく、人、動物、植物が呼吸する空気さえも凍るでしょう。太陽放射は地球上の生命を支え、天候や気候に影響を与え、光合成にも関与しています。
そして太陽は非常に暑いので輝いて暖かくなります。表面では約6000度、中心では1500万度です。この温度では、鉄や他の金属は溶けるだけでなく、高温のガスに変わります。これは、太陽が高温のガスで構成された巨大な球体であることを意味します。実際、自然界の生物および無生物すべてを構成する原子である小さな粒子でさえ、太陽上には存在できません。地球上では非常に強い原子ですが、太陽ではさらに小さな粒子に分裂します。毎秒 426 万トンの太陽物質がエネルギーに変換されますが、これは太陽の質量に比べれば取るに足らない量です。たとえ遠く離れていても、太陽は氷を溶かし、川や海の水温を上げ、地球を暖めたり冷やしたり、何でもできます。
太陽には強い磁場があります。磁場の変化 - それは太陽活動と呼ばれます - はさまざまな影響を引き起こします。黒点、フレア、太陽風、プロミネンスの形での放出、つまり磁場によって上昇し太陽の表面上に保持される高温ガスの巨大な噴水です。プロミネンスの高さは 60 万キロメートルに達することがあります。これは地球の直径の約 50 倍、幅は 2 万キロメートルです。したがって、平均的なプロミネンスの体積は地球の体積の 100 倍ですが、希ガスで構成されているため、その質量は非常に小さくなります。
時々、太陽の表面に斑点が現れます。それらはそう呼ばれています-「太陽の黒点」。それらはガスでできていますが、星自体ほど熱くありません。太陽の表面の温度は6000度、ところによっては-4000度または5000度です。スポットは温度が低いため、暗く見えます。現在、スポットは最も強い磁場が大気中に侵入する領域であることが知られています。
太陽内部の数百万度の温度はどのようにして常に維持されているのでしょうか? これは非常に複雑かつ重要な問題であり、多くの天文学者や物理学者が長い間考えてきました。現在、ほとんどすべての研究者は、太陽の中心部で熱核反応が起こっており、その結果として水素がヘリウムに変換されていることに疑いの余地を持っていません。さらに、そこにある物質の密度は水の密度の150倍、地球上で最も重い金属であるオスミウムの密度の7倍です。このような並外れた「かがり火」は、太陽の中で何十億年も燃え続けており、少なくとも同じ量は燃え続けるでしょう。そして、そこで燃えている間、太陽は私たち一人一人と地球上のすべての生命に光と熱を送ります。

太陽は私たちから約1億5000万キロ離れているにもかかわらず、地球上のすべての生き物にとって十分な太陽の熱と光が存在します。そして、突然太陽が消え、輝きも加熱も停止したら、地球上のすべての水が凍り、空気さえ凍るほど寒くなるでしょう。人も動物も植物も死んでしまうでしょう。私たちの地球は寒冷になり、死滅するでしょう。

太陽の表面の温度は約6OOPSです。このような高温では、鉄やその他の金属は溶けるだけでなく、高温のガスに変わります。したがって、太陽には固体も液体も存在せず、熱いガスだけが存在します。太陽は巨大な熱いガスの球です。太陽内部の温度は表面よりもさらに高くなります。ボールの中心付近では 1,500 万度に達します。太陽内部のこのような高温は数十億年にわたって存在しており、今後もほぼ同じ期間存在し続けるでしょう。

太陽の中で何が起こっているのでしょうか？なぜこの巨大な火は消えないのでしょうか？天文学者や物理学者は、太陽内部の非常に高い温度がどのようにして数十億年も維持されるのかという疑問を長い間考えてきました。ほとんどの科学者は、太陽の中で水素という化学元素が別の化学元素であるヘリウムに変換されると信じています。