Основным источником тепла на Земле является Солнце. Солнце — ближайшая к Земле звезда, свет и тепло от которой перездаются через практически пустое космическое пространство. Каким же способом оно передаётся? Это не может быть теплопроводность, так как Земя и Солнце не касаются друг друга; это не может быть конвекция, так как нет потоков вещества, переносящих тепло.
Энергия от Солнца к Земле передаётся посредством излучения.
Солнце испускает электромагнитные волны различных диапазонов — те, что находятся в видимой части спектра, мы видим, а те, что находятся в инфракрасном диапазоне, несут тепло.
Излучением называют вид теплопередачи, при котором энергия передаётся с помощью электромагнитных волн.
Все нагретые тела излучают тепло, но с разной интенсивностью. При испускании излучения внутренняя энергия тела уменьшается, а при поглощении — увеличивается.
Опытная проверка нагревания излучением
Проведём опыт, демонстрирующий, что при поглощении излучения внутренняя энергия тела увеличивается. Если поднести излучатель, например, раскалённый металл, к чёрной поверхности, то излучение будет поглощаться, а температура увеличиваться (это видно по более сильному расширению воздуха в манометре). Если такой же излучатель поднести к белой или к зеркальной поверхности, то большая часть излучения не поглощается, а отражается и увеличение температуры будет меньше.
Чёрная поверхность поглощает излучение лучше, чем блестящая. Чёрная поверхность и испускает излучение интенсивнее, чем блестящая или белая.
Передача энергии излучением
Очень важное значение имеет этот способ передачи тепла имеет в случаях, когда тела нагреты до высоких температур. Солнце излучает тепло, раскалённая кочерга тоже излучает тепло.
В теплицах солнечный свет проходит через прозрачные стенки и поглощается растениями. Тепло, которое излучают растения, не выходит наружу, так как стекло его не пропускает.
Парниковый эффект на Земле и других планетах приводит к разогреванию атмосферы.
Сравните результат парникового эффекта на Земле и на Венере: на Земле из-за него температура приемлема для жизни, инае было бы слишком холодно; на Венере же слишком жарко.
Метеозонды делают белого цвета, чтобы они не нагревались на солнце.
Сочетание способов теплопередачи
Тепло обычно передаётся не одним каким-то способом, а несколькими. Например, котёл с горящим топливом внутри нагревает то, что с ним соприкасается, путём теплопроводности, воздух выше наревается за счёт конвекции, а то, что рядом — излучением.
В термосе происходит сложный теплообмен: он представляет собой стеклянную колбу с двойными стенками, покрытыми изнутри и снаружи блестящим металлическим слоем. В термосе пространство между стенками колбы лишено воздуха, что препятствует передаче энергии путём теплопроводности. Блестящее покрытие колбы препятствует передаче энергии излучением. Колбу помещают в пластмассовый или металлический футляр, чтобы защитить от повреждений, и закрывают пробкой.