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よく晴れた冬の夜はとても冷えるといいます。これは宇宙空間と地上を遮る雲がないことによって地上の熱が宇宙に逃げていくためだそうです。
ところで熱というのは粒子の振動(運動エネルギー)でありますが、大気を構成する分子が宇宙に逃げていくわけではないのに熱エネルギーが宇宙に逃げていくというのはどこか納得いきません。真空を温めたわけでもあるまいし、、
一つ思いつくのが光の放射という形でエネルギーを失ったのかなと考えられます。物理の授業で熱を帯びているすべての物体はその温度相応の波長をもった光(電磁波)を放出してるときいたので。
残念ながら僕はこれ以上詳しくないので頭の中が曇り空です。
どなたかお詳しいかたがいらっしゃいましたら、この疑問をクリアーにしていただけませんでしょうか >_<

●質問者: SORAmamechan
●カテゴリ:科学・統計資料
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 3/3件

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1 ● POGPI

面と面の間で、熱が移転する現象を「輻射」と言って、「伝導」、「対流」と並んで三種類ある熱伝達を説明する上での事象の一つです。
雲と、雲がない状態の空とでは、対象となる面の温度が雲がないほうが低いため、地上の温度が下がりやすいのだと思います。


SORAmamechanさんのコメント
「輻射」、それです私が授業で聞いたのは。 やはり輻射の仕業でしたか。

2 ● たけじん
ベストアンサー

真空を隔てて熱がやってくることは、日常経験しているので、お分かりでしょう。太陽の熱は、輻射であなたの周りにやってきています。この熱の伝搬は直線的で、遮るものがあると、そこで反射吸収されてしまいます。
熱源の温度が低くなると、波長は長くなり、我々の目には見えなくなりますが、同じ現象が起こっています。地表面の熱も、輻射で上空に伝搬していきます。雲などがあると、その電磁波は遮られ、宇宙空間には伝わりません。雲が熱を帯び、その熱が大気に伝導され、対流でその熱は拡散していきます。雲で電磁波を遮ることで、その熱は大気を経由して地表面に戻ってくるのです。

冬の晴れた夜が冷えるのは、もう一つ理由があります。空気の乾燥です。地表面付近の水が、気化して水蒸気になるときに、周囲の温度を奪うことです。曇りであれば、湿度が高く、水の気化は少なく、温度の低下も少なくなります。(砂漠の夜に、平たい皿に水を張っておくと、放射冷却と気化作用で氷ができることさえあります。)


a-kuma3さんのコメント
- 空気の断熱効果が高い(二重窓とか、セーターとか) - 魔法瓶(って、もう言わない?)は、真空の層で囲むことで保温する って辺りが絡んでくると、夜も寝られなくなっちゃいますね。

たけじんさんのコメント
空気の断熱効果が高いのは、二つの理由があります。 一つは、バルクの固体などより熱伝導の速度が相対的に遅いこと。(互いの分子の振動が、となりの分子に伝わる時間が長いため。→気体なので基本的に非接触ですから) もう一つは、部分的な熱容量が小さいため、熱源に極近い空気は熱源の温度にすぐに近接してしまうこと。 この二つの理由から、熱源の温度変化が少なく、時系列を経ても熱源の温度を奪わないことになります。(熱源の温度が高くても、低くても同様です) 地球表面を覆っている大気層は、非常に薄い(スカイツリーを上るだけで耳が痛くなるくらい気圧が下がる)のにも関わらす、非常に寒い宇宙空間から「水が液体でいられる温度」に地球上の大半の部分が温まっています。これは、空気の断熱効果によるものです。 今回比較しているのは、雲のあるないなので、空気の断熱効果は雲の有無にかかわらず存在しています。 真空の断熱効果は、温度伝搬が輻射以外に存在しないことで、熱伝導の効率が極めて低いことに原因があります。 魔法瓶は、内瓶にアルミや水銀のコートを行い、輻射の電磁波を内部に閉じ込めています。真空を通る熱の伝搬手段である輻射をおさえこんでいるので、外側に熱を伝達する手段が無い状態です。そのため、魔法瓶は長い時間温度を保つことができるのです。 今回の件では、熱の伝搬手段である電磁波(たぶん赤外線かマイクロ(と言ってはいけない波長なんだけど)波あたり)を遮る話なので、真空断熱の件とは別で、内瓶のミラーコートの方が近い話です。 ほら、もう寝られるでしょ。

SORAmamechanさんのコメント
なるほど、魔法瓶のからくりまで含めてよくわかりました。 ありがとうございました。

3 ● ネット素浪人

誰が宇宙に逃げるといったのかが、疑問ですが。
放射冷却ですので、放射を遮れば、冷却が進まないということです。遮るもの(雲・水分)が、あれば、冷めないということですね。


SORAmamechanさんのコメント
放射冷却、やはり輻射のことですか。
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