太陽の光と熱

光と熱について、基本的なことを教えてください。

太陽光が地球に届いていますが、光とは別に何らかの熱エネルギーが届いているのでしょうか。それとも光が物質にぶつかったときにその一部などが熱というエネルギーに転換するのでしょうか。はたまた熱は光を受けた物質それ自体が発したりするのでしょうか。

No.1 回答者： noname#25358 回答日時： 2004/09/29 13:24

　太陽から熱が地球まで届いてるんですよ。

　宇宙は厳密には真空ではないので、ちゃんと熱を媒介することができます。

この回答への補足

熱を伝える為のエーテルみたいな物質が、宇宙空間に存在すると証明または仮定されてるということですか？
太陽の表面の熱が熱として媒質によって伝えられてる？
それはちょっと大変なことのような気がしますが。。

補足日時：2004/09/29 13:41

No.2 回答者： onakyuu 回答日時： 2004/09/29 13:30

目に見える光（可視光）は電磁波の一種で、太陽から

はいろいろな波長の電磁波が出ています。その中で可
視光より波長の長い（700nm～1mm)の電磁波を赤外線と
いいます。赤外線は分子の熱振動を引き起こすので、
熱線ともよばれヒーターなどにも用いられています。
つまり、太陽から届いている可視光を光といい、赤外
線によって熱が届くといえるわけですが、どちらも電
磁波なのです。可視光より波長の短い紫外線も太陽か
ら届いています。

この回答へのお礼

ありがとうございました。
なるほど。私も赤外線ヒーター使ってます。

熱の概念について全く知識が無いんですが、赤外線が分子の熱振動を引き起こすということは、振動するのは対象物の分子自体であって、熱というのはエネルギーだと思ってるんですが、それは発熱する物質それ自身から生じてるわけですか？
それとも赤外線であるところの電磁波が、対象物の分子を振動させることによって、電磁波自身の振動エネルギーが減衰する、といった何かエネルギーの伝達があるんでしょうか？

お礼日時：2004/09/29 13:53

No.3 回答者： noname#25358 回答日時： 2004/09/29 14:48

>熱を伝える為のエーテルみたいな物質が

　違います(笑)
　宇宙は、極めて希薄な水素の海です。
　この水素を伝って熱が伝わります。

　もっとも＃２の方によると、赤外線による熱伝導の方が効率が高いようではありますが、水素も熱を伝える一因になってないわけではないです。

この回答へのお礼

再度ご回答ありがとうございます。
宇宙空間にも物質は存在するという話はニュートンか何かで読んだ覚えがあります。
ただこれは、他の方のご説明にあった熱の伝播方式のうち、対流または伝導による伝播があるかという議論になりそうですね。主には太陽の熱は放射によって地球に伝播すると理解致しましたので、質問が拡散しないように一旦この質問はここまでとさせて頂きます。
関心がありましたら、またそういった趣旨でご質問させて頂きたいと思います。

お礼日時：2004/09/30 12:15

No.4 ベストアンサー 回答者： onakyuu 回答日時： 2004/09/29 14:56

どうも、２度目の回答になります。

物体を構成する分子は構造に固有のいろいろな振動様
式を持っていて、その振動がもつエネルギーの大きさ
が温度を決めています。赤外線が吸収されると分子振
動が励起され温度が上がります。
一方、物体中の分子は絶対０度でない限り分子振動を
持つので、その温度に対応した赤外線を放出していま
す。このとき温度が高いほど波長は短く（振動数は大
きく）なります。
このようにして物体から物体へ赤外線を通じて熱が伝
わりますが、この伝わり方を「放射」とよびます。
熱の伝わり方には、そのほか近接する分子同士に直接
伝わる「伝導」、気体や液体で分子自体が移動して伝
わるある「対流」があります。
熱とはエネルギーの「移動」をさし、物体にたまって
いる量ではありません。ただし熱エネルギーといった
場合は慣習的に分子振動（熱振動）が持つエネルギー
のことをいうようです。
赤外線については以下のURLも参照してください。

この回答へのお礼

再度ご回答ありがとうございます。盲が啓きました。
参考サイトのＰＤＦも非常に役に立ちました。放射温度計の理屈もわかりました。
初心者向けに書いてあるらしい熱力学の本を買ってみましたが、どうしても数式部分で思考停止してしまうので、クロスワードパズルを解いてるようで理解できません（笑）
派生して疑問がいろいろと出てきていますが、きりが無さそうなので別に質問立ててお聞きしたいと思います。

お礼日時：2004/09/30 12:01

No.5 回答者： noname#11476 回答日時： 2004/09/29 15:41

太陽から来る光は、電磁波であり、エネルギーを持っています。

これが物質に当たると物質を構成する原子や分子の吸収する波長で、電磁波の吸収が起きます。
吸収されたエネルギーは、時には原子や分子の鎖を断ち切るように働くこともあるし（特に紫外線だとその傾向が強い。プラスチック等が変色したりぼろぼろになるのはこれが原因です。）、分子振動になる（この振動エネルギーがいわゆる熱です。特に赤外線にこの傾向が強い）こともあるし、あるいは原子や分子が再び光を発光する（これを蛍光という）など色々変化します。

大抵の分子では赤外線、遠赤外線と呼ばれる波長の電磁波に一致する吸収帯を持っており、この吸収帯がまさに分子振動のため、電磁波エネルギーを吸収して分子振動（熱振動）に変わるわけです。
熱の正体とはまさにこれを指します。

なお、当然ながら分子振動しているときには、やはり光も放出しています。これを熱輻射といいます。
温度が高いと分子振動も激しいから熱輻射の量も多いです。非常に温度が高いとこの輻射は赤外線だけでなく可視光領域まで広がり、炭が赤く燃えているように人間の目にも見えるわけです。
外からの熱の流入が全くない状態だとこの放射により段々と分子振動のエネルギーは失われ冷えていきますが、周囲のものからの熱輻射と釣り合いが取れる所まで温度が下がり平衡します。
もちろん暖炉のように分子振動するためのエネルギーが供給されている状態ですといつまでも熱輻射を出しています。

実は太陽も核融合反応で得た熱により原子・分子が振動し、輻射を発しているに過ぎません。つまり巨大な暖炉と同じということです。
暖炉との違いは暖炉と暖められるものの間に真空の領域があるだけです。（暖炉では火により直接加熱された空気は室内に出ないように煙突に逃がしています。なので輻射熱が主体です）

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
輻射＝放射でいいんですよね？
別な用語として使われているとするとちょっとわかり難いですが。同じ用語として使われているものと勝手に解釈いたしました。
ご回答を読んでいて、そもそもエネルギーって何だ？？？とか、電磁波って何だ？？？という、たぶん基本的な常識なんでしょうけど別な疑問が沸いてきました。
関心がありましたらまた別にご質問させて頂きます。

お礼日時：2004/09/30 12:32

No.6 回答者： apple-man 回答日時： 2004/09/30 01:41

人間が熱と呼んでいるものには３種類あります。

１）放射熱（赤外線　つまり電磁波の振動）
２）伝導熱（原子の振動）
３)対流熱（分子の振動）

＞光とは別に何らかの熱エネルギーが届いているのでしょうか。

　光のうちで、赤外線と呼ばれる波長の光が熱を伝えて
いるのであって、太陽の光が暖かいのはこの
赤外線が強いからです。

＞それとも光が物質にぶつかったときにその一部などが熱というエネルギーに転換するのでしょうか。

　赤外線自体放射熱と呼ばれる熱ですが、それが
物質にあたると原子の振動（伝導熱）を大きくしま
すから、それが物体の温度上昇と言う形で
測定できます。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
例えば熱いヤカンに指を触れたときに「熱い！」と私が感覚しているのは、「私の指先を構成する分子が激しく振動した！」と感覚いうことになるんでしょうか。ドライアイスに触ったときは「私の指先を構成する分子がの振動が著しく弱まった！」と（笑）

それはさておき、対流＝分子、伝導熱＝原子、とすると電磁波ってどっちなんでしょうか。電磁波はそもそも物質では無いんでしょうか。というような疑問は、光は波か粒子かという議論と同じなんでしょうか。

おそらく根本的な認識の間違いも多々あるかと思いますが、永遠に質問が閉じれなくなりそうなのでまた別にご質問させた頂きたいと思います。

お礼日時：2004/09/30 13:03

No.7 回答者： noname#11476 回答日時： 2004/09/30 12:40

>輻射＝放射でいいんですよね？

はい。同じです。

大辞林 第二版では、
輻射：「放射(ほうしや）(2)」に同じ。

放射：〔物〕〔radiation〕物体が電磁波または粒子線を放出すること。また、その放出された電磁波または粒子線。電磁波の場合は輻射ともいう。

と定義されています。