你是否念念过,照耀到咱们身上的阳光,究竟是如何产生、又是历经如何的旅程经典三级,才抵达地球的呢?
事实上,太阳后光的传播有着不为东说念主知的复杂流程,有东说念主说太阳发出的光只需约 8 分钟就能到达地球,也有东说念主以为太阳此刻发出的光得十万年后才能抵达,这两种看似矛盾的说法,其实皆有其合理之处。
在 20 世纪早期,开尔文勋爵曾提倡,太阳能量的独一开头可能是引力势能的开释。
他设念念,太阳会在引力的合手续作用下逐步削弱,在这一流程中,大宗引力势能滚动为热能,并通过太阳名义开释出来。这一念念法极具创造性,然则,通过计较发现,引力势能的开释仅能保管太阳约 1 亿年的能量供应。
但地球上地质变迁和生物演化所履历的漫长本领,远远跨越了 1 亿年,这标明该表面无法充分证据太阳始终清醒输出能量的表象。不外,像白矮星(如天狼星 B)这类恒星,其能量开头恰是凯尔文 - 亥姆霍兹机制,只是这类恒星的亮度仅为太阳的百万分之一。
太阳的能量,实验上源于核聚变流程。在太阳中枢,轻核聚变成重核,同期依据质能公式 E = mc² 开释出大宗能量和高能光子。
不外,核聚变仅在太阳中枢区域发生,太阳外层存在大宗电离原子,包括质子、原子核和目田电子,这些粒子会抗争高能光子向太阳名义传播。光子从太阳中枢向名义叛逃的流程中,会履历无数次飞速散射,其旅途毫无规则可言,这种表象被称为飞速散步。
在这一流程中,光子之间的碰撞不仅降速了传播速率,还使光子佩戴的能量缩小,进而产生了紫外线、可见光和红外线等不同能量的光子,而不再是率先在中枢产生的伽马射线。
核聚变的流程,是一系列轻原子核安祥交融的流程。首先,两个质子交融酿成一个氘核,接着,氘核接续参与聚变反馈,生成氦 - 3 或氚;氦 - 3 或氚再与一个氘核聚变,产生氦 - 4,并开释出副居品性子或中子,同期陪同中微子和高能光子的产生。
值得一提的是,中微子玩忽畅达无阻地从太阳中枢传播到名义并开释出去,而高能光子则需履历大宗碰撞,这个流程极其漫长,需要数万到数十万年的本领,高能光子才能离开太阳名义。
在太阳里面,运转核聚变反馈的,不单是是高温情高压,量子物理学雷同阐扬着要津作用。即便太阳中枢温度跨越 1500 万 K,这么的能量仍然不及以平直运转聚变反馈。
实验上,在这种温度下,粒子之间互相碰撞并发生聚变的概率极低,约莫每 10²⁸次碰撞中才会有 1 次粒子通过量子隧穿效应,插足交融的重原子核状态。然则,由于太阳里面极高的密度和温度,每秒仍有 4×10³⁸个质子聚变成氦。
况且,跨越 99% 的核聚变反馈皆发生在太阳中枢,因为只消在太阳中枢区域,才具备保管核聚变反馈所需的高温、高压以及量子隧穿要求。
少妇图片除了中枢区域的核聚变,太阳外层也展现出一系列专有的表象。日冕周围存在着高温等离子体,其温度可高达数百万度,而太阳光球层的温度仅约 6000 度。此外,太阳耀斑、里面高涨流、大范畴喷射等表象,会导致太阳局部温度相配升高。尽管这些表象不会激发新的核反馈,但会权贵更动太阳实验的能量排放情状。
太阳光谱并非理念念状态,在实验的太阳光谱中,紫外线和 X 射线波段蕴含着更高能量,且不包含伽马射线。通过不同波长的光对太阳进行不雅测,咱们不错发现,在可见光波段,除太阳黑子温度较低外,太阳名义温度散布相对均匀,紫外线波段的情况也大致疏导。但当插足更短波长(即更高能量)的光谱区域时,这些高能量区域仅出咫尺太阳耀斑和日冕近邻。
太阳的光球层和日冕层所发出的光,本色上属于黑体辐射,类似于宇宙中任何被加热到特定温度的物体所发出的光。
但实验上,太阳的辐射并非来自单一黑体,而是多个不同温度的黑体辐射的访佛。部分辐射来自太阳稍里面的高温区域,部分则来自稍外部的低温区域,这就是太阳放射光谱在统统能量规模内皆偏离竣工黑体辐射的原因。
总而言之,太阳里面的核聚变反馈仅发生在中枢区域,在这一流程中产生的光子,需要经过无数次碰撞才能到达太阳名义。
太阳的外层,即光球层和日冕层,是太阳向外放射光子的主要区域。其中,来自太阳最内层中枢的光子,需要历经约 10 万年的漫长旅程才能抵达名义,而不同线索的光子,到达名义所需的本领也各不疏导,最外层产生的光子则能立即离开太阳。
日冕是太阳最热的部分,亦然紫外线和 X 射线辐射的主要开头,频繁情况下,只消在日全食时才能不雅测到日冕。在太阳的发光区域,诚然不会发生核反馈,但太阳耀斑或然会激发激波加热,可能导致超高能量伽马射线的放射。
尽管核聚变发生在太阳中枢,能量和高能光子也在此产生,但这些能量会加热太阳的各个线索,包括最外层。当外层原子被加热到一定温度时,就会放射出相应频率的光子,这等于太阳光中不同频率光子的由来。因此,太阳不仅内核玩忽产生光子,外层雷同不错放射光子。
由于太阳内核产生的光子到达地球需要数万年,而外层光子仅需 8 分钟就能到达。
是以经典三级,如若咱们但愿及时不雅测太阳里面此刻的生成物,就必须借助中微子千里镜,因为中微子玩忽从太阳中枢平直抵达地球,为咱们提供太阳里面的即时信息。