目前大家應(yīng)該是對太陽的表面溫度（表面溫度5500度）比較感興趣的，所以今天好房網(wǎng)小編CC就來為大家整理了一些關(guān)于太陽的表面溫度（表面溫度5500度）方面的相關(guān)知識來分享給大家，希望大家會喜歡哦。

太陽的表面溫度（表面溫度5500度）

都說“驕陽似火”，不論是古代還是現(xiàn)代，幾乎所有歷史時期的各個文明都知道太陽是非常熱的，但到底有多熱呢？

古人給不出答案，直到19世紀末，才由物理學(xué)家測出來，太陽表面溫度在5500攝氏度左右；至于1500萬攝氏度的太陽核心，那則是20世紀后半葉測出來的事了。

在介紹太陽溫度前，我們有必要先了解一下太陽是如何“燃燒”的，畢竟這直接關(guān)聯(lián)到核心溫度和表面溫度。

一顆大煤球→核聚變

由于時代的局限性，在科學(xué)剛起步的那些年，科學(xué)家們?yōu)榱私忉屘柸绾稳紵@件事情上，提出過很多假設(shè)，其中有些在我們現(xiàn)在看來，顯得非常奇怪，就比如最出名的一個——“煤球燃燒說”。

當(dāng)時有一撥科學(xué)家們認為太陽其實就是一塊超級無敵大的煤球，地球上的光和熱都是這個大煤球提供的，不過這個假說很快遭到了否定。

最主要的漏洞在于：即便體積和太陽相當(dāng)?shù)拿呵?，它的燃燒時間撐死也就兩千年，但根據(jù)當(dāng)時的太陽系形成假說，地球與太陽是同時形成的，而預(yù)估地球的壽命是在千萬年以上的，因而太陽絕不可能是煤球。

太陽系形成假說

之后又提出了挺多五花八門的假說，這里就不再贅述。

直接來看在上世紀20年代由英國的科學(xué)家愛丁頓提出的“核聚變假說”

亞瑟.愛丁頓

因為當(dāng)時科學(xué)界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了存在原子核嬗變現(xiàn)象，并且愛因斯坦的相對論也已出現(xiàn)，考慮到在質(zhì)能方程的“幫助”下，太陽內(nèi)部的核聚變應(yīng)當(dāng)是可以運行數(shù)十億年之久的，問題不大。

而我們現(xiàn)在知道，太陽“燃燒”的真正原因就是核聚變。知道了能量產(chǎn)生原理，那溫度又該怎么測呢？

巨型“測溫槍”測太陽表面溫度

如何測溫？考慮到日常生活，想必大家的第一反應(yīng)就是溫度計，比如生病發(fā)燒時，我們會用水銀溫度計去測量胳肢窩下的體溫。

然而這樣的方式是不可能用在太陽身上的，且不說它沒有胳肢窩，即便是有的話，那我們也沒那么容易就能送上去，畢竟日地平均距離足足有5億公里，而當(dāng)時那個年代，別提什么火箭航天了（即便是今天，也是一項頗具難度的工程）。

有些朋友要反駁了，什么年代了呀！還水銀溫度計，測溫槍見過沒，根本不需要接觸皮膚就能知道溫度。

沒錯，當(dāng)時的物理學(xué)家們還真是用了一個巨型“測溫槍”給出了太陽的溫度，不過這里的測溫槍并不是我們常見的那種手持式的測溫裝置，而是地球本身，是的，你沒聽錯。

在理解這一點之前，你還需要知道一個非常著名的物理定律，叫做斯特藩-玻爾茲曼定律（1879年和1884年先后提出），這是兩個人名合成的定律名稱。

簡單來講它給出了能量與溫度的關(guān)系（物體發(fā)出的能量與其自身溫度的四次方成正比）。因而想知道太陽的溫度，就變成了如何測量太陽每時每刻發(fā)出的能量是多久即可。

那么該如何測量呢？理論上不難，舉一個簡單的例子，由于我們都生活在地球，因而測量的基礎(chǔ)是建立在地球上的，因此地球這個“測溫槍”距離太陽的距離就是5億公里，而這個測溫槍的“熱電轉(zhuǎn)換元件”可以是一盆水，可以讓太陽直射它一會兒，記錄下前后溫度，得到溫差，再借由質(zhì)量、比熱容等已知的物理條件算出這盆水在單位時間內(nèi)吸收了多少熱量。

最后再乘上一個以5億公里為半徑的球面面積，就能得到太陽每秒輻射的總能量。之后將總能量平均分配到太陽表面，最后再代入斯特藩-玻爾茲曼定律，就能得到太陽的表面溫度，數(shù)值大約為5800開爾文，也就是5500攝氏度左右。

艱難算出太陽核心溫度

相比于太陽表面溫度的測量，核心溫度就比較困難了，因為核心溫度是埋藏在太陽中心區(qū)域的，里面的發(fā)射的電磁波深不可見（因為太陽的結(jié)構(gòu)并不單純，核心區(qū)產(chǎn)能后要經(jīng)歷輻射區(qū)和對流區(qū)，之后才到光球?qū)樱庾釉诮?jīng)歷這段路程中需要經(jīng)過數(shù)不清的碰撞吸收再釋放的過程，整個耗時需要上萬年甚至數(shù)十萬年）。

因此我們也不可能想當(dāng)然地還利用斯特藩-玻爾茲曼定律，比如說我已經(jīng)知道了太陽每秒向太空散發(fā)的總能量，現(xiàn)在只要將其平均分分配到核心區(qū)的表面上，不就能算出溫度了嗎？實際上算下來，溫度才一萬出頭，距離核聚變的門檻還早呢。

所以當(dāng)時愛丁頓提出核聚變假說時，也在太陽的核心溫度是多少上犯了難，而且這還不是一般的難，如果只是用理想氣體以及流體靜力學(xué)平衡模型，再附加一些假設(shè)性的內(nèi)部元素比例，算下來的溫度是不穩(wěn)定的，大約在兩千萬到四千萬攝氏度之間。

之所以會這樣，是因為當(dāng)時的核物理研究還處于萌芽階段，因為太陽內(nèi)部屬于氫核聚變，因此在微觀尺度上的強弱相互作用以及量子力學(xué)效應(yīng)都需要考慮，至于這些過程的細節(jié)，不適合詳細講解，因此就只提一下一個重要的環(huán)節(jié)——“量子隧穿效應(yīng)”。

因為這個效應(yīng)非常重要且非常有意思，我們知道當(dāng)兩個質(zhì)子相互靠近時，由于同性相斥，所以會遇到一股強大的電磁排斥力，而核聚變就是要克服這股斥力，因而需要高溫高壓狀態(tài)。

但是由于隧穿效應(yīng)的存在，使得這個過程的難度下降了不少，打個比方，按照經(jīng)典理論，比如兩個質(zhì)子的距離要小于1，才能使得強力大于電磁力，進而聚變，而考慮量子隧穿，那么這個距離可以適當(dāng)放寬些，比如1就可以了。

（剛才的例子只是通俗的講法，不算嚴謹，但量子隧穿效應(yīng)確實存在，比如下面的動圖是用掃描隧道電子顯微鏡移動分子制作的，而這種顯微鏡的原理就是量子隧穿效應(yīng)）

因此最后人們通過計算，將太陽的核心溫度修正為1500萬攝氏度左右。

如何測得太陽核心溫度

可事情到這還不算結(jié)束，1500萬攝氏度畢竟只是算出來的，我們應(yīng)當(dāng)有實驗進行測量驗證才行啊。

而這件事就落到了兩個實驗上，一個是中微子捕捉，一個是日震學(xué)觀測。

不得不再提一下，之所以一個是捕捉、一個是觀測，那還是因為太陽距離地球太遠，表面溫度又太高，地球上還沒有任何一種物體能夠深入太陽內(nèi)部而不熔化，所以只剩下兩個手段，一個是常見的觀測，一個就是捕捉太陽核心產(chǎn)生的中微子。

下面就極為簡單的說一下這二者的原理：

首先是中微子，因為太陽內(nèi)部中微子的產(chǎn)生速率對核心溫度非常敏感，因而我們依據(jù)在地球上捕捉到不同能量中微子的通量就能確定核心溫度是多少。

其次是日震學(xué)手段，所謂日震學(xué)，通俗但不嚴謹?shù)刂v，就是觀測太陽上的震動，所以叫日震（類比于地球上的震動，叫地震）。而我們知道，通過地震可以研究地球內(nèi)部構(gòu)造，那么日震也是如此，太陽內(nèi)部的溫度、元素占比、自轉(zhuǎn)速度、結(jié)構(gòu)等等，都可以研究。

最后發(fā)現(xiàn)，這兩種測量手段得到的結(jié)果是一致的，太陽核心溫度為1500萬攝氏度。

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