Facebook Pixel
كيف تصل إلينا حرارة الشمس؟
2948 مشاهدة
4
1
Whatsapp
Facebook Share

إذا كانت الحرارة لاتنتقل عبر الفراغ, فهل الحرارة تحتاج إلى وسيلةٍ للسفر؟ إذا كان الجوابُ نعم، إذن كيف تسافرً أشعة الحرارة من خلال فراغ الفضاء قبل أن تصلَ إلى الأرض؟

الفضاءُ الخارجيُّ هو فراغٌ شبه مثاليٍّ، إذن كيف تسافرُ الحرارة من خلال هذا الفضاء؟

ربّما يشعرُ الكثير من النّاس بالإرباك عند الإجابة على هذا السّؤال.
بكلماتٍ بسيطةٍ، هل الحرارة تحتاج إلى وسيلةٍ للسفر؟ إذا كان الجوابُ نعم، إذن كيف تسافرً أشعة الحرارة من خلال فراغ الفضاء قبل أن تصلَ إلى الأرض؟

الجواب بسيطٌ جدًا: الحرارةُ شكلٌ من أشكال الطاقة المنبعثة من الشمس وتنتقل عن طريق الإشعاع، وهذا هو السّبب في أننا نشعر بسخونة الشمس.

ما هي الحرارة؟
ربما يبدو وكأنه سؤالٌ ساذجٌ جدًا أن نسأل، ولكنّ مفهوم "الحرارة" هو أكثر بكثير من "شيءٍ يمكن قياسه بواسطة مقياس حرارة" إذا كنت تملك حقًا معرفةً أعمق بالمصطلحات اليومية، نقول أن شيئًا ينبعث منه "حرارة" عندما نشعر بسخونةٍ عند لمسه، أو يمكننا أن نقول أن الهواء يجري "تسخينه" من آثار الاحترار العالمي وهلم جرًا. ومع ذلك، ما هي "الحرارة" في تعريفها الأساسي؟

الحرارةٌ هي شكلٌ من أشكال الطاقة. إنها الطاقةُ التي يمتلكها الكائن بحكم حركةِ جزيئاته المكوِنة.
هذه الجزيئات تتحركُ باستمرارٍ، تضربُ وتدفعُ بعضها البعض (تسمح المواد الصلبةُ بالحدّ الأدنى من الحركة، في حين تسمحُ الغازات بأقصى حركةٍ لجسيماتها المكوِّنة عند التعرض للحرارة) وكلّما زادت سرعة ومعدّل اصطدام الجزيئات ببعضها كلما أصبح الجسم أكثر سخونةً.

عندما تسخّن شيئًا ما باستخدام الموقد (أو أي مصدر للحرارة)، ما تفعله أساسًا هو رفع متوسط ​​الطاقة الحركية لجزيئات المادة، والذي بدوره يرفع درجةَ الحرارةِ الكلية.

نقلُ الحرارة:
يمكن نقلُ الحرارة بثلاث طرقٍ مختلفةٍ: التوصيلُ، والحملُ الحراريّ والإشعاع.

في المصطلحات الأساسية، يحدث التوصيلُ عندما يصبح جسمان على اتصالٍ مع بعضها البعض. هذه هي الطريقةُ الأكثرُ أهميةً وشيوعًا لنقل الحرارة ويحدث ذلك عندما تتحرك الجسيماتُ أو تهتزُ بسرعةٍ فتتفاعل مع جسيماتٍ من كائنٍ مجاورٍ وتنقلُ بعض طاقتها إلى هذا الأخير.

من ناحيةٍ أخرى، يحدث الحملُ الحراريُّ عندما يتحرك الجسمُ الساخنُ (مثل الهواء والماء وما إلى ذلك) بعيدًا عن مصدر الحرارة ويصبح على اتصالٍ مع المواد الأخرى، وتُنقلُ بعض طاقته في هذه العملية.

هناك العديد من الأمثلة على نقل الحرارة من خلال التوصيل والتوصيل الحراريّ، لذلك من السهل أن نفترض خطأً أن هاتين الطريقتين هما الوحيدتان اللتان يتمّ نقل الحرارة من خلالهما.

نقلُ الحرارةِ من خلال الإشعاع:
الطريقةُ الثالثةُ لنقل الحرارة - وهي الطريقة المسؤولةُ عن تسخين كوكبنا وكلِّ ما عليه - هي نقل الحرارة بالإشعاع. في الفضاء، هنالك بالكاد بعض الجزيئات (مما يجعله فراغٌ شبه مثاليٍ)، ولكن هناك إشعاعاتٌ تتحول إلى حرارةٍ عندما تصطدمُ مع جسمٍ أخر. الإشعاعُ هو المسؤول عن تسخين -ليس فقط الأجسام الأرضية- بل أيضًا الأجسام التي ليس لها تواصلٌ مباشرٌ مع الأرض، كمحطة الفضاء الدوليّة والقمر والأجرام السماوية الأخرى.

أنت ترى أن الشمس تحترق بشكلٍ دائمٍ والسببُ في ذلك هو أنها تلعب دور المضيف لردود فعل الانصهار النووي من أبعادٍ ملحميةٍ. ومن المتوقع جدًا أن تُفرِج عن كمياتٍ هائلةٍ من الطاقة في كلّ وقتٍ، يتم الإفراج عن هذه الطاقة في الفضاء على شكل موجاتٍ كهرومغناطيسيةٍ. تنبعثُ الإشعاعات من الشمس في أطوالٍ موجيةٍ متعددةٍ عبر الطيف الكهرومغناطيسي، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية، كما تنبعثُ الموجات الكهرومغناطيسية في نطاقٍ مرئيٍ من الطيف، وهو السبب في رؤيتنا للشمس في المقام الأول!

الآن، إذا كنت تتذكر ماقرأته عن الموجات الكهرومغناطيسية والإشعاعات في الفيزياء الثانوية الخاصة بك، ربما قد تذكر حقيقةً واحدةً عنهم على وجه التحديد!
الموجات الكهرومغناطيسية.. والتي لا تحتاج إلى وسيلةٍ للانتشار، وهذا يعني أنها يمكن أن تسافر من خلال الفراغ. هذا هو السبب في رؤية الشمس وشعورنا بأشعتها على كوكبنا.

يتكوّن إشعاع الشمس من حزمٍ صغيرةٍ من الطاقة تسمى الفوتونات. تسافر هذه الفوتونات بسلاسةٍ عبر الفضاء. وعندما يصطدم الجسم بأحد هذه الفوتونات، فهو يمتصّها وبالتالي تزداد طاقته، اي تزداد درجة حرارته.
لذلك، تسافرُ هذه الفوتونات من خلال الفراغ دون أيّ مشكلةٍ، ولكن بمجرد أن تصطدم مع جسمٍ آخر، مثل الأرض أو الأجرام السماوية الأخرى، فإنها تُمتصّ وتنتقل للطاقة الحرارية إلى الجسم المضيف في هذه العملية.

بالإضافة إلى ذلك، أجواءنا تقوم بعمل جيد جدًا للحفاظ على كوكبٍ دافئٍ من خلال احتباس 50٪ من طاقة الشمس الحرارية التي تصل إلى كوكب الأرض ومنعها من الهروب مرةً أخرى إلى الفضاء.

الجو يحافظُ على كوكبٍ دافئٍ عن طريق منع الطاقة الحرارية من الهروب إلى الفضاء.
في المرة القادمة إذا سألك أحدٌ كيف تنتقل الحرارة في الفراغ تذكر أن الحرارة ليست هي التي تسافر وإنما الإشعاعُ الكهرومغناطيسي والذي لايحتاج الى وسيلةٍ للإنتقال!

--------------------------------------
#أبناء_العلم

ترجمة: علي إبراهيم
تدقيق: د.هبة الحفيري
Sons of Science - أبناء العلم
نشر في 26 آذار 2018
QR Code
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع
تابع
متابع