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為什麼太陽自身溫度那麼高

生活 更新时间:2024-07-24 23:19:28

太陽距地球是一個天文單位的距離,也就是1.5億km,在天文學中,把日地距離1.5億km稱為一個天文單位,簡稱1AU。

為什麼太陽自身溫度那麼高(為什麼說太陽表面6000度)1

那麼太陽距離地球如此遙遠,我們是怎麼知道他的表面溫度是接近6000℃的?這又是怎麼做到的?這篇文章我們就來談談,遙遠天體的溫度是如何測量的。

我們知道任何物體,隻要它的溫度是高于絕對0度,它就會向外輻射電磁波,而溫度越高,輻射出電磁波的能力也就越高。

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也就是說,物體向外輻射電磁波的能力和它自身的溫度是有一定的關系,那麼我們就可以通過測量物體輻射出的電磁波,就可推測出它自身的溫度。

但前提是,我們必須要知道電磁輻射和溫度到底遵循着怎樣的關系定律。

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在20世紀初,為了解釋電磁輻射與溫度的關系,德國物理學家普朗克,提出了普朗克公式,即黑體輻射定律。

黑體呢?它指的是沒有任何反射和透射,隻吸收和輻射電磁波的理想物體,它是科學家為了了解電磁輻射與溫度的關系而假想出的一個假象體。

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所以宇宙間不存在真正的黑體,隻有近似的黑體,像恒星就可看做近似的黑體,那麼由于黑體積沒有反射和透射的電磁輻射,所以它輻射出的電磁波隻和自身的溫度有關。

那麼通過黑體輻射定律,我們就可以根據電磁輻射來确定它的表面溫度,通過黑體輻射定律,我們可以得出一個和溫度有關的電磁輻射波長分布曲線,即黑體輻射光譜曲線。

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從這個黑體輻射譜我們也可以看出,随着溫度的升高,最高峰值的電磁波長是往短波的方向移動,也就是說,随着溫度的升高,黑體的表面顔色會逐漸從紅轉變為藍,這個我們在平常生活中就能感受到。

比如一個鐵塊随着溫度的逐漸升高,它輻射出的電磁波就會由長波逐漸轉變為短波,所以它的表面顔色就會從一開始的暗紅到明亮的紅色,再到亮眼的金黃色,最後到更為明亮的藍白色。

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這個就是我們在平常生活中根據電磁輻射來判斷溫度,那麼在測量距離地球遙遠的恒星時也是如此,通過對恒星輻射出的電磁波進行色散處理。

就是把各個波長的電磁波區分開來,得到不同波段的電磁輻射強度,繪制出恒星輻射出電磁波的光譜曲線,然後把該曲線與黑體輻射定律給出的理論曲線進行拟合,這樣就能确定恒星表面的溫度。

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比如經過分析,太陽的光譜曲線特征在5770與黑體輻射拟合度非常高,那麼就可确定太陽表面的溫度為5770k,即5500℃的溫度,而這個溫度所輻射出最高峰值的電磁波波長視為黃波段可見光。

所以太陽表現出的顔色也就為黃色,這個也是我們看到核心具有不同顔色的原因,像比太陽表面溫度高的恒星,它的顔色就為藍色,比太陽表面溫度低的恒星,它的顔色就為紅色。

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而根據恒星的光譜曲線,我們不僅可以了解遙遠恒星的表面溫度,還可以知道它的元素組成以及距離地球的距離。

神奇吧,在光譜曲線中,我們可以看到這些不同顔色的亮色條紋并不是連續的,他們都存在暗色的條紋。

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這些暗色的條紋是1814年夫郎和費首次發現,所以也稱這些案件為夫朗和費線。

而這些暗線之所以會存在,是因為恒星中所含的元素把這些光子給吸收掉了,而每種元素隻能吸收固定頻率的光子,所以這就留下了不同位置的暗色條紋,把這些暗色條紋的就稱為元素的吸收線。

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所以通過這些吸收線,我們就可以推測出是哪些元素把這些光子給吸收了,進而就知道了遙遠恒星的元素組成。

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這個就是我們人類的智慧,僅憑遙遠恒星所發出的光,就可以讓我們在地球了解到如此多的秘密。

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