既然来自太阳的热量不能传到地球,为什么我们能在地球上感受到来自太阳的热量?我们的地球正慢慢离太阳越来越远。如果有一个巨大的天空遮住了太阳,那要过8分钟我们才会意识到太阳已经消失,地球已经变得漆黑一片!如果我们再次移除遮挡太阳的天篷,我们地球上的人将无法在接下来的8分钟内看到太阳。

太阳离我们那么远,阳光照到我们身上为什么是热的?

我们先要了解太阳,太阳是一个恒星,其核心内部时刻在发生核聚变,4个氢核聚变成一个氦核的热核反应,根据物理学和爱因斯坦的质量转换公式E=mc^2,太阳每一秒有质量为6亿吨的氢经过热核聚变反应变成5.96亿吨氦,相当于每秒释放400万吨氢的能量。太阳向外辐射的能量形式包含各种电磁辐射和粒子流,到达我们地球的主要包括X射线紫外线可见光,这些能量形式大部分由光子以光速辐射到地球上来,当这些能量照射到我们身上,由身体皮肤或者衣服吸收了光子能量并转化成热能,由此让我们感受到热。

为什么水星离太阳那么近不会掉进太阳里,冥王星离太阳那么远不会飞出太阳系?

能不能掉进太阳里以及能不能飞出太阳系,看的不只是离太阳近还是远,还要看它在轨道上运行的线速度。如果一个星球或人造探测器螺旋式的坠入太阳中,说明它自身的动能不够大,不足以围着太阳转,更不能逃离太阳引力的束缚飞出太阳系。这个速度是可以计算的,在半径不同的轨道上,这个速度是不一样的。不会坠落到太阳上的最小飞行半径就等于太阳自身的半径,由万有引力提供向心力列式GMm/r=mv/r,解得v=GM/r^代入数据可以计算出这个速度约为437千米每秒,这个速度其实就是太阳的第一宇宙速度。

如果在太阳表面附近飞行的无动力探测器,其速度低于了437千米每秒,这个探测器就会坠入太阳中。超过了这个值就可以在一定轨道上围绕着太阳转动。这个速度越大,行星或探测器就可以到一个距离太阳更远的轨道上围绕着太阳转动。在到达更远的轨道过程中需要克服太阳的引力的做功,所以到达一个新的轨道上探测器的速度会低于437千米每秒。

所以,太阳系中任何天体的公转线速度都要小于437千米每秒,并且是离太阳越远线速度越小。近日美国发射的帕克号太阳探测器就是要到达太阳表面附近,所以它的速度可以达到220千米每秒,这将是人类探测器速度能够达到的最大速度。如果太阳表面飞行的探测器速度突然超过原来速度的1.414根号2倍,这颗探测器就能彻底逃离太阳引力的束缚,从而飞出太阳系不再围着太阳转动。

这个速度就是太阳的逃逸速度617.7千米每秒。这个速度也很容易计算,选无穷远处引力势能为0,在太阳表面的动能超过移到无穷远处克服太阳引力做的功即可。列式mv=GMm/r,可解得v=2GM/r^,正好是上面表达式的1.414倍。这个速度也可以推广到其他位置,如地球公转的速度如果突然超过现在的1.414倍,地球就能飞离太阳系不再围着太阳转。

光速每秒30万公里,太阳离地球约1.5亿公里,那为什么我们一睁眼就能看到太阳呢?

太阳光到达地球需要8分钟的时间,所以我们看到的并不是实时的太阳图像,而是8分钟前的。如果有一个巨大的天幕遮住太阳,则8分钟之后我们才会意识到太阳消失了,地球变黑暗了!而如果我们再次把遮挡太阳的天幕撤去,地球上的我们还有再过8分钟才能够看到太阳。之所以造成如此神奇的反知觉现象,就在于地球和太阳之间的距离是在太远了,足足有1.5亿公里,太阳光以30万千米每秒的速度运动,也得需要8分钟的时间。

但是我们在日常生活中观察着地球上的物体。因为距离很近,光运动的时间几乎可以忽略不计。比如100米外有一个灯泡。灯泡一打开,马上就能看到光。这是因为一个人跑100米需要的时间是3.33 * 10-6秒,几乎可以忽略不计。但如果3亿米外有一个巨型灯泡,从打开到你看到光需要1秒钟。但是,当灯泡一直开着的时候,光线会不断产生,注入我们的眼睛,所以即使我们闭上眼睛再睁开,也会立刻看到灯泡亮了起来,当然也会看到灯泡一秒前发出的光。


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