Обсудить в классе, страница 243 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 7. Квантовые явления. Параграф 58. Излучение и спектры. Квантовая гипотеза Планка. Вопросы - страница 243.

Условие.

Объясните механизм получения тепла от Солнца.

Решение.

Механизм получения тепла от Солнца представляет собой многоступенчатый процесс, в основе которого лежит передача энергии через электромагнитное излучение. Этот процесс можно разделить на несколько ключевых этапов.

1. Генерация энергии в ядре Солнца
Источник всей солнечной энергии — термоядерные реакции, происходящие в его ядре при колоссальных температуре (около 15 миллионов градусов Цельсия) и давлении. В ходе этих реакций ядра водорода (протоны) сливаются, образуя ядра гелия. Этот процесс, известный как протон-протонный цикл, сопровождается выделением огромного количества энергии. Часть массы исходных частиц превращается в энергию в соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна: $E = mc^2$, где $\text{E}$ — энергия, $\text{m}$ — масса, а $\text{c}$ — скорость света. Эта энергия выделяется в виде фотонов высокой энергии (гамма-квантов) и нейтрино.

2. Перенос энергии к поверхности Солнца и излучение
Сгенерированная в ядре энергия медленно пробирается к поверхности Солнца. Сначала она проходит через зону лучистого переноса, где фотоны многократно поглощаются и переизлучаются веществом плазмы. Затем, в конвективной зоне, энергия переносится потоками горячей плазмы. Достигнув видимой поверхности Солнца — фотосферы, — энергия излучается в космическое пространство. Фотосфера, имеющая температуру около 5500 °C, испускает широкий спектр электромагнитных волн, включая видимый свет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

3. Распространение излучения в космосе
Пространство между Солнцем и Землей является вакуумом. В вакууме невозможны такие виды теплопередачи, как теплопроводность и конвекция, поскольку для них требуется среда (вещество). Единственный способ передачи энергии через вакуум — это излучение. Таким образом, энергия от Солнца до Земли доставляется в виде электромагнитных волн, которые распространяются со скоростью света.

4. Поглощение энергии Землей
Когда солнечное излучение достигает Земли, оно взаимодействует с ее атмосферой и поверхностью. Часть излучения отражается обратно в космос, а часть поглощается. Атмосфера поглощает излучение в определенных диапазонах (например, озоновый слой поглощает большую часть жесткого ультрафиолета), а основная часть доходит до поверхности. Поверхность суши и океанов поглощает эту лучистую энергию. Поглощение энергии электромагнитных волн приводит к увеличению кинетической энергии атомов и молекул вещества, из которого состоит поверхность Земли. Это увеличение внутренней энергии и есть то, что мы воспринимаем как нагрев, то есть получение тепла.

Таким образом, тепло от Солнца — это не передача горячего вещества, а передача энергии посредством электромагнитного излучения, которое, будучи поглощенным Землей, превращается в тепловую энергию.

Ответ: Тепло от Солнца мы получаем благодаря процессу теплопередачи, который называется излучением. В ядре Солнца в результате термоядерных реакций выделяется колоссальная энергия. Эта энергия достигает поверхности Солнца и излучается в космос в виде электромагнитных волн (включая свет и невидимое излучение). Эти волны беспрепятственно проходят через вакуум космоса и, достигая Земли, поглощаются ее поверхностью и атмосферой. При поглощении энергия электромагнитного излучения переходит во внутреннюю энергию тел, что приводит к их нагреву.