Номер ?1, страница 196, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 109. Лабораторные и исследовательские работы. Вопросы для обсуждения - номер ?1, страница 196.

Условие.

Объясните механизм получения тепла от Солнца.

Решение.

Механизм получения тепла от Солнца — это многоступенчатый процесс передачи энергии, который можно описать следующими основными этапами:

1. Генерация энергии в ядре Солнца.
В центре Солнца при чрезвычайно высоких температуре и давлении протекают реакции термоядерного синтеза. В ходе этих реакций ядра водорода сливаются, образуя ядра гелия. Этот процесс сопровождается выделением колоссального количества энергии в соответствии с формулой эквивалентности массы и энергии Эйнштейна: $E = mc^2$. Энергия выделяется в виде высокоэнергетических фотонов (гамма-квантов).

2. Перенос энергии к поверхности Солнца.
Сгенерированная в ядре энергия медленно пробирается к поверхности Солнца (фотосфере) через его внутренние слои. Этот перенос осуществляется двумя способами: сначала через лучистую зону, где фотоны многократно поглощаются и переизлучаются, а затем через конвективную зону, где энергия переносится движущимися потоками горячей плазмы.

3. Излучение энергии в космос.
Поверхность Солнца, фотосфера, разогрета до температуры примерно 5800 К (около 5500 °C). Как и любое нагретое тело, она излучает энергию в окружающее пространство. Эта энергия представляет собой электромагнитные волны широкого спектра: видимый свет, а также невидимые ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Такой способ передачи тепла называется тепловым излучением.

4. Распространение излучения через вакуум.
Электромагнитные волны от Солнца распространяются во всех направлениях, в том числе и к Земле. Поскольку космическое пространство является практически вакуумом, передача тепла через теплопроводность (требует прямого контакта) или конвекцию (требует среды в виде жидкости или газа) невозможна. Излучение — единственный способ передачи энергии на такие огромные расстояния в вакууме.

5. Поглощение энергии Землей и ее нагрев.
Достигнув Земли, солнечное излучение взаимодействует с атмосферой и поверхностью планеты. Часть излучения отражается, а оставшаяся часть поглощается. При поглощении электромагнитных волн атомы и молекулы вещества (например, почвы, воды, газов в атмосфере) начинают двигаться интенсивнее. Увеличение средней кинетической энергии этого хаотического движения частиц и есть то, что мы называем нагревом или повышением температуры.

Ответ: Тепло от Солнца мы получаем благодаря процессу теплового излучения. В недрах Солнца в результате термоядерных реакций рождается энергия, которая достигает его поверхности и испускается в космос в виде электромагнитных волн (света, ультрафиолетового и инфракрасного излучения). Эти волны беспрепятственно проходят через вакуум и, достигая Земли, поглощаются ее поверхностью и атмосферой. В результате поглощения энергии излучения увеличивается внутренняя энергия земных объектов, что приводит к их нагреву.