Почему инфракрасное излучение нагревает предметы, а радиоволны — нет
ИК-лучи считаются переносчиками тепла, но почему тогда остальные виды электромагнитных волн не переносят тепловую энергию? Или все же переносят, но очень мало?
Инфракрасное излучение попадает в диапазон длин волн от 780 нм до 1 мм. Оно невидимо для человеческого глаза, но мы можем ощущать переносимую им тепловую энергию. Тем не менее излучение некоторых других волновых диапазонов не нагревает предметы, или, по крайней мере, мы этого не ощущаем. Почему так происходит?
Решающую роль тут играет длина волны и свойства атомов поглощать излучение, с которым они взаимодействуют. Наше Солнце излучает волны во всех областях электромагнитного спектра — от гамма до радио- и микроволн. Самая маленькая длина волны и, соответственно, самая высокая частота — у гамма-лучей. Частота излучения прямо пропорциональна энергии, которую несет волна, поэтому наиболее высокоэнергетичным считается именно гамма-излучение.
При столкновении с атомами волна может поглощаться электронами, находящимися на их орбиталях. В результате энергия атома повышается и он начинает колебаться или двигаться быстрее. Температура вещества, как известно, определяется скоростью движения атомов или молекул внутри него, поэтому излучение с высокой энергией при взаимодействии с веществом нагревает его очень сильно.
Но инфракрасное излучение не может похвастаться маленькой длиной волны, а значит и высокой энергией. Почему же тогда именно оно вносит наибольший вклад в нагрев Земли солнечными лучами? Все дело в том, что у маленькой длины волны высокоэнергетического излучения есть и оборотная сторона — оно чаще взаимодействует с атомами и легче поглощается ими, чем волны с большей длиной.
Озоновый слой нашей планеты спасает именно от таких высокоэнергетичных лучей, которые могли бы, в отсутсвие такой защиты, стереть все живое с поверхности Земли. Поэтому наибольший вклад в передачу тепла от Солнца к Земле вносит довольно хорошо проходящее через «оборону» инфракрасное излучение. Волны с большей длиной уже плохо поглощаются атомами материалов, поэтому большая часть такого излучения будет проходить через предмет, не нагревая его. К тому же, энергия таких лучей значительно ниже, чем даже у ИК.
