三種傳熱方式

從生活經驗來看，當我們離一個熱源越近時，就會感覺越熱，並且我們與熱源之間的整個空間都很熱，熱量似乎全部是通過我們與熱源之間的空氣傳遞過來的。其實這個想法不完整，熱量的傳遞方式一共有三種，分別是：熱傳導、熱對流和熱輻射。其中熱傳導和熱對流是我們最熟悉的兩種，當我們生火燒水時，火釋放的熱量就會通過熱傳遞傳導至鍋內，同時鍋內的水會發生流動從而通過對流傳遞熱量，也就是熱對流傳熱。最後這種就是最容易被我們忽略的熱輻射。

任何有溫度的物體都會發生熱輻射，熱輻射是一種最基本的傳熱方式。在三種傳熱方式中，熱傳導和熱對流進行熱量傳遞都需要介質，對於在地球上生存的我們來說，我們的身邊充滿著各種物質：氣體、液體、固體等等，它們對我們身邊熱量的傳遞佔據了最重要的作用，以至於我們常常將熱輻射忽略。熱輻射區別於另外兩種，熱輻射的傳遞不需要任何介質，在真空中也可以傳遞。對於宇宙之間的物質來說，熱輻射則是最重要的傳熱方式。

任何溫度大於0K的物體都會產生熱輻射，包括你和我在內都在無時無刻的通過熱輻射向外輻射熱量，這個輻射的方式就是通過電磁波，這個電磁波和我們手機所發射的電磁波以及我們所看見的可見光沒有本質上的區別，不同的只是發射的電磁波頻率不一樣。溫度越高，熱輻射產生的電磁波頻率越大。人體輻射出的電磁波頻率為可見紅光頻率之下，處於紅外線波段，因此我們看不見我們人體“發光”，但我們利用紅外線探測器就可以看見我們人體所輻射出來的“光”。而我們常見的紅外線測溫儀也是通過檢測我們身體所輻射的紅外線頻率來計算我們的體溫。

溫度越低，輻射的電磁波能量也越低，這也是為什麼我們在生活中很難直接感受到熱輻射，而對於太陽這種高溫物體著完全不一樣，太陽內部的溫度最高可達到2000萬度，內部輻射的電磁波能量會不斷向外擴散，即使是太陽表面，溫度也高達5500攝氏度，如此高溫的巨大“火球”基本全靠輻射將自己的能量源源不斷地不斷傳遞出去。太陽平均一秒鐘輻射的能量基本上能夠供人類使用近二十多萬年。

正因為熱輻射的傳熱無需介質，並且越接近真空，熱輻射的傳遞效果越好。而太陽與地球之間基本都是真空，因此太陽輻射的能量能夠很好地到達地球。當地球的物質吸收了太陽所輻射的電磁波之後，分子運動加強，溫度也就開始升高，於是能量就這樣“隔空傳遞”過來了。太陽與地球之間基本都是真空，由於真空相當於“空無一物”，從經典物理的角度來說，溫度是分子動能的體現，而真空中是不存在分子的，也就不存在溫度的概念，但這種環境其實更有利於熱量通過輻射進行傳遞。

由於太陽的熱量傳遞到地球並不需要通過物質的分子運動對熱量進行傳導，也不需要通過分子的流動傳質作用進行熱量交換，而主要是通過熱輻射的方式進行傳遞，通過熱輻射傳遞熱量，中間無需任何介質，因此在兩者之間也就不會產生熱量，相反的，假如當太陽與地球之間存在其它物質時，反而會吸收輻射的能量，使太陽輻射的能量發生耗散，這個時候太陽產生的熱量能不能傳遞到地球都將是一個問題。

太陽和地球之間，因為沒有物質交叉反射物理傳導等做用又類似真空，太Sunny在真空狀態下傳射是極速的，而且沒有物質可反導發熱，就象一個人在空中降落時，沒有任何物體可以藉助停留和其它活動，只有降落到地面和可以藉助停留的物體上才能自由活動。相信大家都見過和使用過電熱扇，同樣道理地球有反光蓄熱的作用，空氣在反光導熱物理能量蓄集也起到關鍵作用，熱能在真空中散熱是非常快的，而且不能蓄集也不會反相交叉反光和導熱

地球是一個非常特別的行星，因為在地球是唯一有生命的一個星球，它擁有著水資源和大氣層，大氣層，這些因素讓地球產生了生命。對於地球上的生命來說，太陽有著不可代替的作用，是太陽給地球提供了光和熱，可以說沒有太陽也就沒有地球生物的存在。

眾所周知，太陽的表面溫度高達5500攝氏度，而核心溫度由於發生著核聚變反應更是高達2000萬攝氏度，有高溫就會有低溫，與太陽的高溫相比，太空中的低溫就比較突出了，因此在太空中的宇航員不僅需要帶著厚厚的氧氣瓶，而且還得穿上厚厚的保暖服。

溫度的實質

從巨集觀上來說溫度是表示物體冷熱程度的一個物理量，微觀上來講溫度是物體分子熱運動的劇烈程度。簡單的來理解一下溫度，人類對於溫度最直觀的感受就是冷暖變化，比如冷了穿衣，熱了脫衣，而從微觀上就是物體分子的熱運動反應越劇烈時，溫度也就越高，物體分子的熱運動越不劇烈時，溫度也就越低，這也是為什麼溫度沒有上限卻有下限的原因，從這個方面來說，溫度與物質是分不開的，即溫度的傳遞離不開微觀世界的粒子。

熱傳遞的三種方式

熱傳導：從溫度較高的物體傳給溫度較低的物體，是固體中熱傳遞的主要方式；熱對流：是指液體或氣體之間通過流動的方式來傳熱，是液體和氣體中熱傳遞的主要方式，而在氣體之間最為明顯；熱輻射：是由物體沿直線向外射出，這種方式不需要任何介質。

太空環境

太空中的環境是趨近於真空的，物質的密度比較低，分子與分子之間的距離非常大。而太空中的每立方厘米幾個原子和地球上每立方厘米2.7*10的19次方個分子比起來，太空中可以說得上是真空環境了，對於這麼少的粒子而言，太空實在是太過於空曠了。據科學家研究發現，在太空中溫度是有兩個極限的，在陽面的空間最高溫度可以達到120多攝氏度，而陰面的空間溫度卻低至－150多攝氏度，最低接近絕對零度。

從溫度的定義上不難發現，溫度需要載體傳播，因此太空中的溫度只能通過熱輻射的形式來傳遞，而在太空中粒子太少，趨近於真空狀態，粒子無法發生強烈碰撞自然溫度也就比較低了。

打個比方來說，保溫杯就是利用真空的原理，在內膽和外層之間有個真空夾層，溫度無法在真空中擴散，就實現了保溫的效果，保溫杯的例子就可以形象地解釋了為什麼太陽和地球之間的宇宙溫度很低的原因。

而太陽的熱量之所以能夠傳到地球，並轉化為地球的溫度，主要就是因為——電磁波。

太陽在電磁波譜上發出多種波長的輻射，包括紅外線、紫外線以及X射線等等，所以從本質上說，太Sunny是太陽的電磁輻射，所謂電磁輻射是由空間共同移送的電能量和磁能量所組成，而我們平常所說的Sunny，就是太陽電磁輻射中的一個很小的波段而已。

在宇宙的真空條件下，電磁輻射的傳播比較快，但當太Sunny到達地球上之後，Sunny就會首先和地球上的大氣層進行作用，大氣層中的粒子再不斷運動就產生了熱量，把熱量傳遞給物質，然後物質就有了溫度，物質再把熱量傳給人體，這才讓人體感受到理冷熱溫度。

在這個過程中，地球的磁場以及大氣層也發揮著重要的作用，當太陽輻射進入地球大氣層中，產生的熱效應會降低，同時大氣層會把吸收太陽輻射的熱量儲存起來，讓地球有一個適宜的溫度，除了大氣層，還有地球強大的磁場可以有效抵擋太陽輻射，讓太陽適量的輻射到達地球，給地球帶來適宜的溫度。所以地球正是由於有大氣層與磁場的保護，才會使地球上的溫度處於一個適宜的狀態。

人類發現的能量形式就兩種：一是粒子(費米子)運動能，即動能；二是玻色子能量，即電磁能。

目前看，巨集觀物體的動能，其實就是引力能。微觀粒子具有絕對的自在運動，即物質最終的能量形式，就是動能。

什麼是熱能？熱能就是物質分子的平均動能。實物粒子(一層一層的費米子磚塊，粘合上相應的玻色子水泥組成的)相互碰撞，相互作用產生的資訊，以熱量的形式表現出來。溫度就是資訊量，衡量粒子動能水平的資訊量，或資訊場，與時空曲率資訊場一樣，與物質、運動、時空和能量是“貼肉”的，沒有物質、能量、時空就沒有溫度，有溫度必存在物質、時空和能量。

太陽將能量傳遞到地球，就是將粒子發射到地球的結果。一是電磁能，即玻色子輻射到地球。這種形式的能量通過電磁空間，電磁場作用到費米子，產生動能，從而產生物質的熱量。二是太陽發射到地球的費米子動能，即太陽發出的電子、中子、質子，以宇宙射線形式，射到了地球直接產生的熱量。

另外，太陽對地球應該還有引力攝動引起的能量轉移。這裡的原因很複雜，可能能挖出更大的奧祕。

總之，溫度就是資訊，測量到物質有熱量才能顯示出溫度，即測量物體的溫度，必須要能感受到被測系統的粒子運動強度。所以說，無論你如何觀測系統，你必然要擾動系統！測不準原理的發現者，解釋的一點錯誤都沒有！測不準就是觀測系統與被觀測系統“互擾”，沒法精確、孤立分開所至！量子世界的奇異性質皆來源於此！海森堡尋找“整體性”的，量子處理方法就是未來量子力學的發展方向！

（話題：太陽和地球之間的宇宙那麼冷，熱量是怎樣傳到地球上的？）

簡單來說：

這與我們自身對冷熱的感受程度有關！我在《溫差引力》中舉個一個例子：

就是將一群羊，趕到一個小房間中，這時候我們把“溫度計”放在小屋中，最終測量出的溫度，就是我們常規理解的溫度——這其中的羊就好比是“光子”，而其散發、釋放出來的能量物質，按照一定比例、參雜到外界物質中，使得這一區域的熵值達到某一程度平均值，這也就是溫度計真正測到的溫度。

換句話說，宇宙中由於物質分佈太稀疏，使得這些被釋放出來的能量物質過於分散，才造成了“光子；光線”在宇宙中釋放出的能量、熱量無法顯現出來，而當“光子；光線”進入地球以後，由於地球內部物質分佈密度較大，較集中，才造成了“熱量”溫度的凸顯。

關於更進一步的說明，牽涉到我對“溫度物質的實質”闡述，也就不在這裡說明了——這些相關更深層次對世界、現象本質、名詞含義的解讀、分析，也許會在今後出的書中作進一步的分析、推理、說明！

……

2018、6、26

太空和我們身邊環境之間的區別

這個問題的關鍵是，熱量究竟是什麼東西，弄清楚這個問題，再談熱傳遞的三種方式。也就是說，我們得弄清楚太空和我們身邊環境之間的區別，才能知道為什麼說“宇宙那麼冷”。

我們經常說“太陽帶給我們光和熱”，其實嚴格來說，這二者是一回事兒，因為熱就蘊含在Sunny裡，光本身就是能量，而且是純之又純能量形式（當然，愛因斯坦質能方程已經統一了能量和質量這兩個概念）。

Sunny即能量，Sunny包含太多的成分，不僅僅是可見光，還有很多不可見的成分。比如熱效應最明顯的其實紅外線，我們坐在火爐旁邊感到熱烘烘的，主要就是紅外線從爐子輻射到了我們身上。而且紅外線就是天文學家赫歇爾在測量Sunny熱效應的時候發現的。好了，我們現在知道了光，是一種電磁波，或者我們更廣義地把電磁波都叫做“光”，你可以叫紅外光、紫外光、X光、伽馬光，都行。

電磁波跟我們日常生活中所見到的其他波動形式不同。比如聲音，也就是聲波，傳遞起來必須有介質，比如空氣。抽走了空氣，你就聽不到聲音了。比如宇宙中有很多爆炸，但宇宙空間大多數是真空，我們夜晚看星空覺得寂靜無比，這就是那些聲波穿不過來。

可電磁波，奇怪，它傳播起來不需要介質，在真空裡就能傳播，因為它本身就是一個能量包，既是粒子，也是波動。所以Sunny可以從太陽經歷我們之間的真空來到地球，“帶給我們光和熱”。

真空環境本身呢？因為它是真空，留不住人才……留不住能量。所以從衡量溫度的方法來說，它是極低溫的，接近絕對零度。你測量溫度的時候，必須是遮擋住Sunny的。所以對於航天器來說，向陽面，能夠接受到Sunny的能量被烤熱；反之，不朝向太陽的方向上，就是低溫。所以航天器就得時常翻一翻身體，保證受熱相對差別不太大。

所以，這個問題涉及到了熱、光、測量溫度本身。尤其是對於光的本質的理解，是19、20世紀重大的科學進步。在我們身邊的這些問題，都很有趣，也能帶我們去深入理解科學。

冬天在野外生火，周圍這麼冷，你是怎麼感受到那堆火的熱量的呢？

我們能夠感受到熱量，是因為這個東西本身就是通過輻射來傳播的。

太陽內部通過核聚變，以電磁波的形式向外輻射能量，我們見到的太Sunny就是其中的一部分，太陽輻射是地球表層能量的主要來源，驅動大氣運動，也是各種天氣變化的動力。太陽輻射隨季節變化呈現有規律的變化，形成了四季。

太陽輻射既然是以電磁波方式對外輻射能量，電磁波以變化場的形式傳播，而在太陽和地球之間的真空中（真空不空，裡面存在大量各種粒子），電磁波的傳播速度近乎光速。

太陽到地球之間的宇宙的確很冷，也會有很大一部分的太陽輻射能量耗散在這些空間中，但是太陽輻射的能量是如此巨大，以至於到達地球的太陽輻射中的絕大部分都被大氣層反射之後，剩下很小部分，也就是我們見到的Sunny，依然哺育了地球上的萬事萬物！

只要能量大，周圍再冷，也能感受到！

首先我們要了解熱量傳遞的三種方式：

1、導熱

當物體各部分之間不發生相對位移或不同的物體直接接觸時，依靠物質的分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞稱為導熱（熱傳導），所以理論上講導熱可以在固體、液體、氣體中進行。

顯然，太陽和地球不是以這種方式傳遞熱量的，繼續：

2、熱對流

熱對流又稱對流傳熱，指流體中質點發生相對位移而引起的熱量傳遞過程。

這個一般人關注的比較少，但是在生活當中卻很常見！由於氣體對流比液體對流明顯，所以熱對流是影響火災發展的重要因素！

但也不是題主要找的正確答案。

3、熱輻射

熱輻射的概念是物體由於具有溫度而輻射電磁波的現象。怎麼理解呢，一切溫度高於絕對零度（-273.15°）的物體都能產生熱輻射，溫度愈高，輻射出的總能量就愈大，短波成分也愈多。熱輻射的光譜是連續譜，波長覆蓋範圍理論上可從0直至∞，一般的熱輻射主要靠波長較長的可見光和紅外線傳播。太陽由於溫度很高，所以它的一生就是向外發射熱輻射的過程，就像是一個動感超人，一直在發射動感光波，只不過由於距離我們太遠了，“動感光波”打到我們身上並不能讓我們爆炸或者blabla，但足夠讓我們感受溫度！由於電磁波的傳播無需任何介質，所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。

我們貌似找到答案了呢，太陽通過熱輻射向地球原地這熱量。但媽咪說有個較真的心態啊，所以這個答案遠遠不夠。電磁波是啥？具體怎麼傳導的？聽我慢慢道來。

上圖可以看出來，可見光在整個電磁波譜中只佔了一少部分！而太陽的熱輻射的電磁波主要波段在紅外線、可見光、紫外線中間（上圖示記的位置）。因此，地球接收到的由太陽發來的電磁波可見光只是一小部分，單憑這一小部分也不足以維持整個地球的溫度。絕大部分是我們看不見的紅外線以及紫外線。

這些波段在太空中幾乎不收到什麼影響（因為真空），但卻受大氣的影響有所衰減，而且衰減的程度各不相同。還幸虧有衰減！要不然所有的紫外線無損耗的射向地球，人類可受不了！這就要提到我們地球上層大氣的作用。可見光輻射的大部分可到達地面，但是上層大氣中的臭氧卻吸收了大部分紫外光輻射。由於臭氧層變薄，特別是南極和北極地區，到達地面的紫外光輻射越來越多。入射的紅外光輻射，有一部分被二氧化碳、水蒸氣和其他氣體吸收，而在夜間來自地球表面的較長波長的紅外輻射大部分則傳到了外空。這些溫室氣體在上層大氣中的積累，可能會使大氣吸收能力增加，從而導致全球氣候變暖和天氣變得多雲。由此可見，有了大氣這層天然電磁波減震系統，才有了我們適合的生存環境！

你會發現一切就是這麼神奇，太陽距離地球1.5億千米，加上2000～3000千米的大氣層，多麼合適的距離才能夠讓地球擁有生機，這麼看來，人類、地球是如此的幸運！

感謝題主這麼好的問題！

謝邀，題主的意思是：保持地球溫暖適宜的熱量必然來自於太陽，但太陽和地球之間的茫茫太空非常冷，溫度接近零下273攝氏度，那麼太陽的熱量是怎麼傳過來的？地球熱了，那為什麼太陽和地球之間的太空卻反而是冷的？這個問題不難回答。首先我先回答一下太陽熱量是怎麼傳過來的，我們知道熱傳遞有三種方式：傳導、對流和輻射。前兩種都需要實實在在的介質，而太陽和地球之間幾乎是真空，所以說傳導和對流是不行了。對，太陽對地球的熱傳遞就是第三種方式――熱輻射。所謂的輻射就是熱量以電磁波的方式向外傳遞熱量，科學表明只要溫度達到3k（零下270攝氏度）以上的物體都能產生熱輻射。電磁波的傳播不需要任何實物介質，且越是真空速度越快，能量損失越少。太陽就是以輻射包括可見光之內的電磁波的方式向地球傳遞熱量。波長0.4――40微米的電磁波（包括可見光和紅外線）都能被地球吸收變成熱能（所以這些電磁波又叫“熱射線”）。太陽常數即太陽輻射強度為1368瓦/米²，太陽每秒傳給地球的熱量相當於500萬噸煤。地球外有大氣層包裹，地球從太陽獲得的熱量能夠很好的儲存，當然地球也通過大氣向外輻射熱量，才使地球處於一個長期穩定溼度溫度適宜的狀態。

至於太陽和地球之間為什麼冷是因為太空是真空，沒有任何實物粒子，所以儘管所有的熱輻射線都從這裡經過，但沒有任何實物粒子來吸收熱射線的熱量後並留在那裡。太空只是空的通道，所以是冷的。換句話說，只有物質才具有熱量，才吸收熱量，沒有物質何談熱量。因此在寒冷的太空中只要放入東西，那東西肯定會變得很熱。也正因為如此人造衛星等航天器在太空中圍繞地球轉的同時要不停的自轉，避免單面受熱變形，可見溫度有多高。以上拙見分享讀者諸君。

楞嚴經第三卷中佛解釋地水火風四大時候對太陽的火是這樣解釋的！

阿難，火性無我，寄於諸緣。汝觀：城中未食之家，欲炊爨時，手執陽燧，日前求火。阿難，名和合者，如我與汝，一千二百五十比丘，今為一眾；眾雖為一，詰其根本，各各有身，皆有所生，氏族名字。如舍利弗，婆羅門種；優樓頻螺，迦葉波種；乃至阿難，瞿曇種姓。阿難，若此火性，因和合有，彼手執鏡，於日求火，此火為從鏡中而出？為從艾出？為於日來？阿難，若日來者，自能燒汝手中之艾，來處林木，皆應受焚？若鏡中出，自能於鏡，出然於艾，鏡何不閒？紆汝手執，尚無熱相，云何融泮？若生於艾，何藉日鏡，光明相接，然後火生？汝又諦觀：鏡因手執，日從天來，艾本地生，火從何方，遊歷於此？日、鏡相遠，非和非合；不應火光，無從自有？汝猶不知：如來藏中，性火真空，性空真火，清淨本然，周遍法界。隨眾生心，應所知量。阿難，當知世人，一處執鏡，一處火生；遍法界執滿世間起。起遍世間，寧有方所？循業發現。世間無知，惑為因緣，及自然性，皆是識心，分別計度，但有言說，都無實義。