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太阳表面温度约多少°c(是怎么测出来的)

2023-05-27 00:23:29投稿人 : yq4qlskj围观 : 57 次0 评论

众所周知,太阳是一个表面温度非常高的大火球,大约5500摄氏度,核心温度高达1500万摄氏度。

仅靠化学反应是不可能产生这么高的温度的,因为太阳内部正在进行氢聚变为氦的核聚变反应,而正是这种反应提供了无穷无尽的能量。

说起这个温度,可能很多人都不信,因为他觉得根本测不出来。太阳上的温度太高,离我们太远。即使能登上,也会被融化,所以他认为不可能有专家亲自测量。这些温度都是编出来的。但是,这真的不是编出来的,而是根据科学原理计算出来的。

温度计通常根据固体、液体和气体材料在温度的影响下会发生体积和电阻的变化来测量温度。根据这一原理制成的温度计有玻璃液体温度计(煤油温度计、酒精温度计、水银温度计)、气体温度计、液体压力温度计、电阻温度计、热电偶温度计、双金属温度计等。

以常用的水银温度计为例。它利用水银热胀冷缩的现象来测量温度。

温度计的主要材料是玻璃,玻璃是无定形的,没有固定的熔点。普通玻璃在500到600摄氏度左右就会开始软化,即使是特种玻璃也会在几千度的高温下软化液化。

而且这些用于温度感应的物质也会发生状态变化,所以它们也有一个温度范围,超过一定范围就无能为力了。以水银温度计为例。水银的冰点是-39℃,沸点是357℃,所以它的测温范围是-39℃~ 357℃..

太阳上的最低温度是太阳表面的温度——5500摄氏度,但即使是地球上已知熔点最高的物质也抵挡不住。已知地球上熔点最高的物质是铪的化合物:四钽五碳化铪(Ta₄HfC₅),熔点4215℃。正常情况下,钢在1500摄氏度以上就能熔化成液体。

既然没有什么东西能抵抗这么高的温度,那么任何材料制成的温度计都不能去太阳下测量温度,因为即使是温度计也会融化。

即使有不能融化的温度计,在太阳上测量温度也非常不方便,因为太阳距离地球有1.5亿公里,即使向太阳发射最快的探测器也需要一些时间,而且是一个大工程。此外,探测器必须能够承受非常高的温度,否则如何将温度测量数据传回地球。

那么如何衡量呢?一位智者说,我们可以等到晚上太阳下山后再上去。不知道是否可行。

以上所有的温度计都有一个共同的特点,就是需要与被测物体接触。在测量过程中,不可避免地会发生热传递。如果温度过高,热量过大,哪怕只接触1秒,也会瞬间融化。

因此,如果你想测量太阳的温度,你必须使用那种非接触式温度计。

科学家发现,任何温度在绝对0度(零下273.15℃)以上的物体,都会无时无刻地辐射出由不同频段电磁波组成的电磁波谱。物体的热辐射和温度有对应关系。通过分析物体辐射的光谱,根据黑体辐射的基本定律,即普朗克定律,可以确定物体的温度。

这种非接触式温度计是通过测量物体发出的电磁波来测量温度的。这种温度计通常被称为辐射温度计。

其实大家对这种温度计已经很熟悉了。现在大家用来测体温的体温计属于红外辐射体温计。只是天文学上测量太阳的温度比这个复杂,简单的测量并不容易得到结果。而这种测温方式只能测量太阳表面的温度。

科学家可以通过测量太阳辐射出的电磁波在不同波段的强度,绘制出太阳的电磁波谱曲线,然后将这条曲线与普朗克黑体辐射定律给出的理论曲线进行拟合,从而确定太阳的表面温度。

测量太阳核心的温度比测量太阳表面的温度更难。

由于太阳核心被厚厚的辐射层、对流层、光球层和色温层包裹,其发出的电磁波是不可见的,被遮挡,无法直接测量。这些电磁波或光子,从诞生的那一刻起,需要经历数万年甚至数十万年,经历无数次的碰撞、吸收、再辐射,才能从核心区到达太阳表面,最终以光速辐射到地球。此时,原始信息早已丢失。

没有可用的电磁辐射,用辐射法测量太阳内部的温度是不可能的。

然而,科学家们了解到,核反应越激烈,核心的温度越高,激烈的核反应会释放出大量的中微子。中微子只是一种非常小的粒子,可以几乎不受阻碍地穿过太阳的厚壳。通过捕捉地球上不同能量的中微子的通量,人类可以推断出太阳核心的温度。这里测量的是中微子辐射。

科学家可以根据地震波探索地球的内部结构。同样,通过观察太阳表面的振动现象,他们也可以研究太阳的内部结构。在获得太阳内部结构等数据后,科学家还可以计算出太阳不同部位的温度。

正是因为测量的困难,经过20世纪下半叶核物理和量子力学的发展,科学家们已经大致搞清楚了太阳不同区域的温度。

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