Как Солнце согревает нас через пустоту космоса?

Вопрос из жизни и прогноз

В ясный день одна сторона скамейки освещена Солнцем, другая находится в тени. Воздух рядом может быть почти одинаковой температуры, а поверхность — разной. Откуда дополнительная энергия у освещённой стороны? Между Солнцем и Землёй есть почти пустое пространство, поэтому объяснение одним движением воздуха не подходит. Предскажите, что случится с поверхностью, если закрыть её непрозрачным экраном.

Перед объяснением остановитесь на минуту: что именно вы ожидаете увидеть и почему? Запишите прогноз до расчёта. После урока отдельно отметьте, что вы наблюдали, что получили из заданных чисел и что лишь предполагаете о невидимых частицах. Такая запись позволяет исправить модель, не подменяя опыт красивым ответом.

Разбираем новые слова

Тепловое излучение — передача энергии электромагнитными волнами; для пути через пустоту вещество не требуется. Поглощение — получение энергии поверхностью, отражение — уход части падающего излучения обратно. Солнце испускает разные виды излучения; поверхность Земли тоже излучает. Непрозрачная тень уменьшает прямой поток от Солнца, но не обязательно прекращает всё получение энергии от воздуха и окружающих предметов.

Разбор на числах

В учебной схеме источник — Солнце, между ним и Землёй возможен вакуум, передача — излучение, тень уменьшает прямой поток. Число градусов по этим четырём словам не вычислить: нужны освещённость, свойства поверхности, время и потери энергии. Поэтому «чёрная ткань всегда горячее белой» без одинаковых условий опыта — слишком сильный вывод.

Проверьте безопасно

Положите рядом два одинаковых листа бумаги, один на свету, другой в тени, и опишите условия без прикосновения к очень горячим поверхностям. Не смотрите на Солнце и не применяйте мощную лампу. С комнатным термометром можно сравнить поверхность только если датчик предназначен для этого и время ожидания одинаково. Иначе запишите качественное наблюдение.

Ошибка, которую легко сделать

Ошибка: говорить, что излучение — это нагретый воздух, который долетел от Солнца. В космической пустоте такого воздушного моста нет. Но и тень не делает предмет автоматически холоднее окружающего воздуха: другие способы обмена продолжаются.

Опорная карта

Теперь сами

Закройте готовое решение. Нарисуйте систему: что находится внутри мысленной границы, а что снаружи? Подпишите стрелки передачи энергии и единицы величин. Измените в условии только одно число и объясните словами направление изменения результата. Если опыта не было, не пишите «измерено»: пишите «вычислено по учебным данным».

Запись в лабораторный журнал

Оформите четыре строки: вопрос; первоначальный прогноз; наблюдение или заданные числа; исправленный вывод с условиями применимости. Назовите один возможный источник ошибки: неточный термометр, потерю энергии в комнате, изменение количества воды или другое конкретное условие. В следующем уроке вернитесь к этому выводу и проверьте, выдерживает ли он новую ситуацию.

Следующий урок: Почему маленькая чашка воды греется быстрее большой?