Погреем космос
Рейтинг:
Голосуй за статью.
0
Наука и Жизнь
Любые объекты, температура которых хоть на десятую долю градуса выше абсолютного нуля (–273,15оС), излучают энергию в форме электромагнитных волн, или, по-другому, — света. У света есть «длина волны» — характеристика, определяющая его цвет: синий, зелёный, красный, если это свет видимого диапазона. У синего света длина волны короче, у красного — длиннее. У невидимого нами инфракрасного света длина волны ещё больше, чем у красного света. Но весь этот «букет» электромагнитных волн остаётся светом, со всеми присущими ему свойствами, вроде отражения, рассеяния и т. д.
Упавший с дерева листик после захода Солнца начинает испускать в окружающее пространство тепловые волны. Если вам сложно вообразить, как холодный листик может чем-то там «светить», то представьте вместо него раскалённый кусок железа, который по мере остывания светится сначала белым, потом жёлтым и красным светом — физика процесса одинакова в обоих случаях. У света есть прекрасное свойство — он распространяется по прямой. Если вы направите луч света от фонарика в ночное небо, то он начнёт длинное путешествие по бескрайней Вселенной, унося с собой энергию питающей его батарейки. С тепловым излучением всё то же самое — это такой же свет, который точно так же может покинуть пределы Земли и отправиться в путешествие по космическим просторам. Если только он будет направлен с поверхности вверх, в небо, а не в стоящий поблизости забор.
Почему так важно, чтобы у нашего подопытного листика космос был в прямой видимости? Если на пути тепловых волн окажется какой-нибудь предмет, например, крыша летней веранды, то часть тепловых волн «застрянет» в ней, а крыша, в свою очередь, сама может остывать, как тот же листик, испуская тепловые волны вверх и вниз. В итоге часть тепла, которую выпустил листик, вернётся к нему. Здесь можно провести простую аналогию. Представьте, что у вас есть целая корзина теннисных мячей — они будут играть роль тепла. Чтобы остыть, вам нужно выкинуть подальше от себя все эти мячи, иначе говоря, испустить тепловые волны. Если вы будете делать это в закрытой комнате, то мячи будут отскакивать от стенок и так или иначе вернутся к вам. Если же в комнате будет открыто окно, то выброшенный в него мячик назад, к вам, уже не вернётся. Точь-в-точь, как тот самый лучик тепла, уходящий в космос. Поэтому, если вы выкидываете мячики в окошко быстрее, чем кто-то заносит их в комнату, то у вас есть шанс «остыть». В реальности всё точно так же.
Лежащий горизонтально на земле листик, как плоская антенна или радиатор, излучает тепловые волны, которые, если не встречают на своём пути препятствий, отправляются в космос. Чем больше тепла листик испустит в космос и чем меньше тепла к нему вернётся назад, тем сильнее он охладится. Температура окружающего воздуха здесь совсем ни при чём, ведь охлаждается листик не от контакта с воздухом, температура которого может быть выше нуля, а от «контакта» с космосом, температура которого –270°С. Поэтому температура листика может опуститься ниже нуля и на нём выпадет иней. Но почему тогда иней образуется не каждую ночь, а только в ясную безоблачную погоду?
Всё дело в «крыше» под названием атмосфера Земли. Благодаря ей температура на поверхности нашей планеты не опускается слишком низко и не поднимается слишком высоко. Происходит это из-за парникового эффекта: некоторые компоненты воздуха способны поглощать тепловое излучение и удерживать его от «побега» в космические дали. Главный по «утепляющей способности» парниковый газ — это водяной пар. Молекулы воды могут «ловить» тепловое излучение от слабо нагретых объектов вроде земной поверхности, возвращая часть тепла обратно на землю. Лучше всего с этим справляются густые облака. А вот ясное небо — та ещё «дырявая» крыша. Именно дырявая, потому что часть теплового излучения она всё-таки задерживает. Возможность же лучику тепла попасть в космос сквозь «дыру» определяется его длиной волны. Если она находится в определённом интервале, то тепло в виде излучения беспрепятственно может покинуть Землю. Так работает космический «холодильник», принимая в свои безграничные распростёртые объятия земное тепло.
Коментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи.