真空なのになぜ熱が伝わる？

質問

私の知人のお子さん（小5）が「真空は熱を伝えない」ということをどこかで知ったようです。するとこの子は「真空が熱を伝えないなら、どうして太陽の熱が地球に伝わるの？」という恐ろしい質問をぶつけてきました。
未来の科学者の養成のためにここはひとつ「大人になってから自分で調べなさい」などという逃げの手は打ってはならないと思うのですが、小学生に理解できる言葉でどう伝えればいいのかがちっともわかりません。どなたか、小学生にも理解できるように教えるにはどうすればいいかお教えください。

なお、もうひとつこれは私の疑問なのですが、地球の自転運動は永遠に失われないんでしょうか。公転運動は、地球と太陽の重力の関係で遠心力は失われないと思うんですが、自転運動は空気と地球表面との摩擦とかで少しずつでも失われそうな気がするのですが・・・

回答No.1

mouryou · ベストアンサー

真空そのものには確かに温度は伝えません。そもそも温度はある分子がエネルギーを保持している状態を指します。気体は最もエネルギーを保持し、液体は少なく、エネルギーを失って個体になります。

　それではなんで真空に近い宇宙空間から熱が伝わるかというと、太陽から放射される光（電磁波、紫外線、可視光線、赤外線など）などはエネルギーを保持しています。

　例えば宇宙空間で宇宙飛行士同志がキャッチボールをしたとします。ボールは真空中でも相手に届きますよね。それと同じように光は粒子の性質をもっていますから真空中でも移動でき地球にぶつかるとエネルギーは熱になるというわけです。

お礼

回答ありがとうございます。キャッチボールの例えは子供にもわかりやすくていいですね！そのお答え、丸写しさせていただきます。ありがとうございました。

回答No.7

noname#46899

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%86%B1%E6%94%BE%E5%B0%84
からの丸写しです。
-----------------------------------------------------------
熱を運ぶ方法は大きく分けて次の三通りがある。
・熱伝導
・熱伝達
・熱放射
熱伝導は物体が移動せず直接触れ合うことにより、熱伝達は流体の流れを媒介させることにより間接的に熱を伝える。どちらも熱は熱振動のまま伝わってゆく。それに対し熱放射は、輸送元の物体が電磁波を出し、輸送先の物体が吸収することによって熱を運ぶ。この方法だと、二つの物体のあいだに媒介する物質がなく、真空であったとしても熱を伝えることができる。地球が太陽から熱を得ているのは熱放射の例である。
--------------------------------------------------------------
真空が伝えないのはこのうちの熱伝導と熱伝達です。伝導も伝達も物質が介在するので、物質のない真空では伝わらないと言うことです。
熱放射で伝わる熱量は熱伝導などに比べるとはるかに低いので、例えば魔法瓶の真空容器などでは温度変化がすごく少ないのですが、全くないわけではありません。また、太陽表面はきわめて高温ですが、距離があることもあって熱放射で伝わる熱量が低いため、地球は焼けずに生命が営まれています。
ですが、このことをお子さんに伝えるのは少々難しいかもしれません。まず、「真空は熱を伝えない」というのは絶対的なことではなく、「空気中などに比べれば」ということなのですが、この種の「程度」が問題となる事柄については、人間としての経験を積んで肌で知るものなので、どうしても説明が難しいようです。
お子さんがどこでどういう経緯でそのことを知ったのかをまず確認し、おそらく熱量の保持に与える影響が少なく重要でないために熱放射については格別触れられなかったのであろうことを伝え、その場では無視されていた「熱放射」というものが存在することを理解させることが必要なのではないかと思います。

自転については、わずかずつ遅くなっていますが、それは空気の摩擦ではなく、主に月の引力によるものです。
http://homepage2.nifty.com/ysc/E-Msys.pdf

お礼

回答ありがとうございます。詳細にありがとうございます。

回答No.6

infra_red

太陽が暖かいのは、太陽の光（主に赤外線）が当たるからです。光のエネルギーが地球を暖めるわけです。これを「放射」といい、ストーブに手をかざすと、結構遠くにいても暖かく感じるのと同じ理由です。

それから地球の自転ですが、おっしゃる通り、徐々に遅くなっていることが分かっています。
（ただ、自転が止まるより太陽系の消滅の方が先でしょう。）

お礼

回答ありがとうございます。まあ地球の自転については私が心配してもしょうがないことですけどね。できれば、次のハレー彗星まで生きていたいものですが。

回答No.5

kawakawakawa13

真空は熱を伝えません。そのとおり。
太陽からの熱は「光」によって伝えられているのです。
太陽光の中には、各種波長が含まれています。
特に赤外線。
冬でも日に当たっていると暖かくなるのは、これが原因です。
熱の伝わり方には、伝導、対流、放射等色々あります。
そのうちのひとつ、放射される赤外線を吸収することによって熱を供給されているのです。

もうひとつ、地球の自転についてですが、そのエネルギーの源は、マントルの対流だという学説があります。
見た目には、ほとんど動いていないように見える地表面ですが、長い歴史の中では、大きく変動しています。
ですから、そのエネルギーが、他の天体との公転等の影響とあいまって、自転のエネルギーを供給していると考えられます。

お礼

回答ありがとうございます。そうですか、マントルからエネルギーを得ているかもしれないんですね。

回答No.4

zekusu

熱は赤外線という電磁波（光・電波と同じ種類）なので伝わります。また距離に比例して伝わる量は減ります。次に自転は遅くなっています。原因は月の重力の影響です。

下記で検索できます科学の事なら
https://blog.mag2.com/m/log/0000012599/

参考URL：

https://blog.mag2.com/m/log/0000012599/?userid=125990&STYPE=2&KEY=%93%8C%8AC%91%BA

お礼

回答ありがとうございます。そうですか、月の影響で自転は遅くなっているんですね。どのみち、私たちの地球は永遠不変ではないということですね。諸行無常ですね。

回答No.3

sanori

赤外線などの電磁波の輻射（ふくしゃ）で伝わります。
太陽の光を浴びると熱いですよね？

反射板のあるストーブは、火の後ろ方向にいく電磁波を手前に反射することによって効率を大きくしています。

魔法瓶の内側の壁は鏡になっていますが、これは、熱の輻射を閉じ込めることによって保温の効率を上げています。

お礼

回答ありがとうございます。

ストーブと魔法瓶のたとえはいいですね！ありがとうございました。

回答No.2

CDJW

太陽の熱は、熱伝導によって地球に伝わっているわけではありません。
太陽との距離を考えれば、空気があってもありえません。

太陽の熱は赤外線などの電磁波によって伝えられます。
いわゆる放射です。天文学より物理ですね。

お礼

回答ありがとうございます。

そうですね、基本的な原理は私も聞いてはいるのですが、それを子供に正しく伝えるにはどうすればいいかに悩みますね・・・