"Không gian vũ trụ là một môi trường chân không gần như hoàn hảo; vậy nhiệt truyền qua môi trường đó bằng cách nào?"

"Không gian vũ trụ là một môi trường chân không gần như hoàn hảo; vậy nhiệt truyền qua môi trường đó bằng cách nào?"

Rất nhiều người lúng túng trước câu hỏi này. Nói một cách đơn giản, nhiệt cần có một "phương tiện" nào đó để di chuyển trong chân không. Và nếu có phương tiện đó, làm cách nào để những "tia nhiệt" của Mặt Trời đi qua chân không và đến được Trái Đất?

Câu trả lời rất đơn giản: nhiệt là một dạng của năng lượng phát ra từ Mặt Trời và được truyền qua bức xạ. Đó là lý do tại sao chúng ta cảm thấy Mặt Trời nóng.

Nhiệt là gì?

Đây có vẻ là một câu hỏi rất ngớ ngẩn, nhưng khái niệm "nhiệt" không chỉ đơn giản là "thứ mà nhiệt kế đo lường" nếu bạn thật sự muốn tìm hiểu sâu hơn. Trong các khái niệm đời thường, chúng ta nói rằng một thứ phát "nhiệt" nếu chúng ta cảm thấy nóng khi chạm vào chúng, hoặc chúng ta thường hay nói không khí đang "nóng lên" bởi tác động của sự nóng lên toàn cầu. Tuy nhiên, "nhiệt" là gì và đâu là định nghĩa cơ bản nhất của nó?

Neu nhiet khong the truyen qua chan khong, tai sao Mat Troi lai nong? - Anh 1

Một trong các ví dụ thường ngày về sử dụng nhiệt để làm nóng một cái gì đó (Nguồn ảnh: Shutterstock)

Theo Science ABC, nhiệt là một dạng năng lượng. Nó là năng lượng do một vật thể tạo ra bằng sự chuyển động của các hạt cấu thành nên vật đó. Những hạt này liên tục di chuyển, va chạm và nảy ra khỏi nhau (các hạt chất rắn chuyển động cực ít, trong khi các hạt chất khí chuyển động nhiều và xa). Các hạt chuyển động và va chạm càng nhanh, vật đó càng nóng lên.

Khi bạn làm nóng một vật gì đó bằng cách đốt nóng (hoặc nguồn nhiệt nào đó), những thứ bạn làm cơ bản chính là làm tăng tốc độ chuyển động của các hạt vật chất, từ đó nhiệt độ tổng thể của vật cũng tăng lên theo.

Truyền nhiệt

Nhiệt có thể được truyền bằng ba cách khác nhau: Dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ

Về cơ bản, dẫn nhiệt xảy ra khi hai cơ thể/ hai vật tiếp xúc với nhau. Đây là phương thức truyền nhiệt cơ bản và phổ biến nhất. Khi hai vật di chuyển nhanh hoặc rung mạnh, các hạt của chúng tương tác với các hạt của một vật khác ở bên cạnh và truyền một phần năng lượng của mình sang vật đó.

Neu nhiet khong the truyen qua chan khong, tai sao Mat Troi lai nong? - Anh 2

Đối lưu, mặt khác, xảy ra khi một chất lỏng/ khí nóng (ví dụ: không khí, nước…) di chuyển ra khỏi nguồn nhiệt và tiếp xúc/ tương tác với các chất khác, truyền một phần năng lượng của chúng, khiến vật đó nóng lên.

Neu nhiet khong the truyen qua chan khong, tai sao Mat Troi lai nong? - Anh 3

Có rất nhiều ví dụ về truyền nhiệt qua dẫn nhiệt và đối lưu. Chúng quá phổ biến đến nỗi nhiều khi chúng ta nhầm tưởng rằng nhiệt chỉ có thể được truyền qua hai phương pháp này.

Truyền nhiệt thông qua bức xạ

Phương pháp truyền nhiệt thứ ba - cũng chính là phương pháp truyền nhiệt chịu trách nhiệm cho việc làm nóng Trái Đất và vạn vật trên đó - chính là bức xạ. Trong vũ trụ, gần như không tồn tại các hạt vật chất (tạo nên môi trường chân không gần như hoàn hảo), nhưng lại có bức xạ. Bức xạ giúp tạo nhiệt khi va chạm với vật nào đó. Bức xạ chịu trách nhiệm làm nóng không chỉ các vật trên Trái Đất, mà còn bao gồm các vật thể không thuộc Trái Đất, ví dụ như trạm ISS, Mặt Trăng và các thiên thể khác.

Neu nhiet khong the truyen qua chan khong, tai sao Mat Troi lai nong? - Anh 4

Có thể thấy, lý do Mặt Trời lúc nào cũng cháy và nóng là vì nó đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc để các hạt nhân tương tác tạo nhiệt. Bao quanh nhân của mặt trời là khí Hydrogen (H2). Khi các nguyên tử Hydrogen va chạm với nhau với một lực đủ lớn, chúng có thể tạo ra các nguyên tử khác với khối lượng lớn hơn. Khi 4 nguyên tử Hydrogen va chạm với nhau, chúng sẽ tạo ra một nguyên tử Helium (He) và thừa ra một neutrino. Mỗi phản ứng như vậy lại tạo ra một ít năng lượng và một ít này gộp lại với nhau sẽ tạo ra nhiều năng lượng. Những năng lượng này sẽ được chuyển hóa thành ánh sáng và sau đó sẽ được giải phóng vào không gian thông qua sóng điện từ. Mặt Trời tỏa ra bức xạ ở nhiều bước sóng trong phổ sóng EM, bao gồm tia hồng ngoại, tia cực tím và tia X. Nó cũng tạo ra sóng EM trong phạm vi nhìn thấy của phổ điện từ, đó là lý do chúng ta nhìn thấy Mặt Trời lúc nào cũng đang "cháy".

Và bây giờ, nếu bạn nhớ lại các kiến thức về sóng điện/ bức xạ bạn đã được học trong môn Vật lý tại trường học, bạn sẽ có thể nhớ lại một số điều thú vị …

Đúng vậy, sóng EM không cần phương tiện để truyền dẫn, có nghĩa là chúng có thể đi qua chân không. Đây là lý do tại sao chúng ta có thể nhìn thấy mặt trời và cảm nhận được các tia nắng trên hành tinh của chúng ta. Bức xạ Mặt Trời bao gồm các "hạt" năng lượng nhỏ, tí hon gọi là photon. Những photon này di chuyển qua chân không mà không gặp bất kỳ vấn đề nào, nhưng ngay khi chúng va chạm vào vật nào đó, giống như Trái Đất hay các thiên thể khác, chúng sẽ truyền năng lượng đến các vật đó, làm chúng nóng lên.

Thêm vào đó, bầu không khí của chúng ta đã làm rất tốt công việc giữ cho hành tinh ấm áp bằng cách giữ lại 50% năng lượng nhiệt của Mặt Trời đến Trái Đất và ngăn chặn chúng quay trở lại môi trường chân không ngoài vũ trụ.

Neu nhiet khong the truyen qua chan khong, tai sao Mat Troi lai nong? - Anh 5

Không khí giữ hành tinh của chúng ta ấm áp bằng cách ngăn chặn năng lượng nhiệt thoát ra ngoài không gian. (Ảnh: Vadim Sadovski/Shutterstock)

Lần tới, nếu có ai đó hỏi bạn làm cách nào nhiệt có thể truyền qua môi trường chân không, hãy luôn nhớ rằng "nhiệt" không hề di chuyển qua chân không, mà là "bức xạ" – thứ có thể đi qua chân không mà không cần phương tiện trợ giúp nào!

Cuộc sống có vô vàn những bí ẩn mà bạn thắc mắc nhưng chưa kịp tìm hiểu, chuyên mục Hỏi VnR tại sao sẽ giúp bạn giải đáp bằng các thông tin khoa học đáng tin cậy. Hãy gửi câu hỏi của bạn trong phần bình luận dưới bài viết.

Anh Cao