太陽表面温度怎麼測出來的

科學家通過紅外線測温法來衡量太陽表面的温度。

太陽表面温度怎麼測出來的1

一顆大煤球→核聚變

由於時代的侷限性，在科學剛起步的那些年，科學家們為了解釋太陽如何燃燒這件事情上，提出過很多假設，其中有些在我們現在看來，顯得非常奇怪，就比如最出名的一個——“煤球燃燒説”。

　　

當時有一撥科學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`，不過這個假説很快遭到了否定。

最主要的漏洞在於：即便體積和太陽相當的煤球，它的燃燒時間撐死也就兩千年，但根據當時的太陽系形成假説，地球與太陽是同時形成的，而預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。

　　

太陽系形成假説

之後又提出了挺多五花八門的假説，這裏就不再贅述。

直接來看在上世紀20年代由英國的科學家愛丁頓提出的“核聚變假説”

亞瑟.愛丁頓

因為當時科學界已經發現了存在原子核嬗變現象，並且愛因斯坦的相對論也已出現，考慮到在質能方程的“幫助”下，太陽內部的核聚變應當是可以運行數十億年之久的，問題不大。

而我們現在知道，太陽“燃燒”的真正原因就是核聚變。知道了能量產生原理，那温度又該怎麼測呢？

巨型“測温槍”測太陽表面温度

如何測温？考慮到日常生活，想必大家的第一反應就是温度計，比如生病發燒時，我們會用水銀温度計去測量胳肢窩下的體温。

然而這樣的方式是不可能用在太陽身上的，且不説它沒有胳肢窩，即便是有的話，那我們也沒那麼容易就能送上去，畢竟日地平均距離足足有1.5億公里，而當時那個年代，別提什麼火箭航天了（即便是今天，也是一項頗具難度的工程）。

太陽表面温度怎麼測出來的2

眾所周知，太陽是個大火球，表面温度極高，約5500攝氏度，核心處的温度更是高達1，500萬攝氏度。

之所以能產生如此高的温度，僅憑化學反應根本不可能實現，這是因為太陽內部正在進行着氫聚變為氦的核聚變反應，正是這種反應提供了源源不斷的能量。

説到這個温度，很多人可能都不信，因為他認為根本測量不出來，太陽上的温度太高了，而且距離我們太遙遠了，就算能登上去，也會被融化，所以他認為專家不可能親自上去測，這些温度都是編的。

不過，這還真不是編的，而是根據科學原理測算出來的。

温度計通常是利用固體、液體、氣體類材料受温度的影響會在體積、電阻等方面發生變化為依據，來測量温度的。

依據此原理製作的温度計有玻璃液體温度計（煤油温度計、酒精温度計、水銀温度計）、氣體温度計、液體壓力温度計、電阻温度計、熱電偶温度計、雙金屬温度計等。

就拿我們常用的水銀温度計來説，它就是利用水銀的熱脹冷縮現象進行測温。

該温度計的主體材料是玻璃，玻璃是非晶體，沒有固定的熔點，普通玻璃差不多在五六百攝氏度的時候就會開始軟化，就算是特殊的玻璃，在上千度的高温下也會變軟液化。

而且這些用來感温的物質也會發生物態變化，所以它們也有測温範圍，超過了一定範圍就無能為力了。以水銀温度計為例，水銀的凝固點是-39℃，沸點是357℃，所以它的測温範圍是-39°C～357°C。

太陽上的最低温度就是太陽表面的温度——5500攝氏度，可就算是地球上已知熔點最高的物質也不能抵抗。

已知地球上熔點最高的物質是鉿的化合物：五碳化四鉭鉿（Ta?HfC?），熔點4215℃。而在通常情況下，鋼鐵在1500多攝氏度的時候就能熔化為液體。

既然沒有物質能夠抵抗如此高的温度，那麼不管是啥材料製造的温度計，也無法到太陽上面去測量温度，因為連温度計也會融化。

　　

就算真有無法被熔化的温度計，要想測量太陽上的`温度也十分不方便，因為太陽距離地球1.5億公里，就算是將人類目前最快的探測器發射到太陽上，也需要一段時間，而且是個大工程。

此外，探測器也必須要能夠承受非常高的温度，不然怎麼把測温數據發回地球。

那該怎麼測呢？有大聰明説，可以等晚上太陽下山了再上去，不知道是否可行。

上述温度計都有同一個特點，就是温度計需要與被測物體接觸。那測量過程中，必然會發生熱量傳遞，如果温度太高、熱量太大，就算僅接觸1秒，也會被瞬間融化。

因此，要想測量太陽的温度，就必須採用那種非接觸式的温度計。

科學家發現，任何温度在絕對0度（零下273.15℃）之上的物體，都會無時無刻地向外輻射出不同頻段的電磁波組成的電磁波譜。

物體的熱輻射與温度之間存在對應關係，通過分析物體輻射出的光譜，再根據黑體輻射的基本規律，也就是普朗克定律，就能夠確定物體的温度。

這種非接觸式的測温儀器就是通過測量物體發出的電磁波來測量温度的，這種温度計通常被叫做輻射温度計。

這類測温儀器，其實大家已經很熟悉了，現在大家用來測量體温的測温儀，就屬於紅外輻射温度計。只是在天文上給太陽測温比這複雜，不是簡單量一下就能得出結果的。並且這種測温方式也只能測量太陽表面的温度。

科學家們通過測量太陽在不同波段輻射出的電磁波的強度，繪製出太陽的電磁波譜曲線，然後把該曲線與普朗克黑體輻射定律給出的理論曲線進行擬合，就能確定太陽表面的温度。

相較於測量太陽表面的温度，測量太陽核心處的温度就更加困難了。

　　

因為太陽核心處被厚厚的輻射層、對流層、光球層、色温層等包裹着，這裏面發射的電磁波是不可見的，被遮擋了，根本無法直接測量。

這些電磁波或者説光子，從誕生那一刻起，需要經歷上萬年乃至數十萬年的時間，經歷無數次的碰撞吸收以及再輻射，才能從核心區域到達太陽表面，最終以光速輻射到地球上，此時早已經丟失了最初的信息。

沒有可用的電磁輻射，利用輻射法也就根本測不出太陽內部的温度了。

不過，科學家瞭解到，核反應越劇烈，核心處的温度也就越高，劇烈的核反應會釋放出數量眾多的中微子。

中微子只是一種非常小的粒子，幾乎可以無阻礙地穿過太陽厚厚的外殼。人類通過在地球上捕捉不同能量中微子的通量，就能據此反推出太陽核心處的温度。這裏測量的是中微子輻射。

科學家們可以根據地震波來探究地球內部結構，同理，通過觀測太陽表面的震動現象，也可以研究太陽內部的結構。在獲取到太陽內部的結構等數據後，科學家們也能據此推算出太陽不同區域的温度。

正是因為測量困難，所以在20世紀下半葉核物理學以及量子力學發展成熟之後，科學家才大致摸清了太陽內部不同區域的温度。