太阳到底有多热
在希腊神话中,太阳神总是驾著光彩夺目的马车于天际之间翱翔,但却没有关于太阳温度的描写;更有甚者,曾有人幻想登上太阳表面,就像做一次如登月一样的飞行。
夏天比冬天暖和、白天比黑夜暖和,太阳直晒处比阴凉处暖和,但可能根本没想过太阳究竟有多热?幸运的是,我们无须制作一支特殊的温度计来测量太阳的温度,因为我们已经发现太阳本身的温度,会影响它发出光线的数量与强弱。
对太阳温度的探索
俄国天文学家采拉斯基(Vitol'd Karlovic Tseraskiy)曾做过这样一个实验:透过一个直径1公尺的凹面镜,产生一个太阳像(1分钱硬币大小),该像位于凹面镜的焦点上。而当金属片被这个亮斑照射时,很快就弯曲、熔化了。经过采拉斯基测算,这个光斑温度大约有3500℃。于是他断定,太阳上的温度必定高于3500℃。
1879年,奥地利物理学家约瑟夫·史蒂芬(Josef Stefan)指出,当某物体发生温度变化时,它所产生射线总量,按绝对温度(一种温度的表征形式,绝对零度等于-273℃)变化的4次方变化。也就是说,如果物体的绝对温度变成原来的2倍,那该物体产生的射线总量就会升高为原来的16倍,以此类推,而当它的绝对温度升到3倍时,产生的射线总量会提高81倍……
1893年,德国物理学家威廉·韦恩(Wilhelm Wien)又指出,任何发热物体所产生的射线光谱范围都是一定的,光谱范围在物体温度升高时,依次由红到紫而改变颜色,一般情况下:600℃时是深红色;1000℃时是鲜红色;1500℃时是玫瑰色;3000℃时是橙黄色;5000℃时为草黄色;6000℃时为黄白色;12000~l5000℃时为白色;25000℃以上时是蓝白色。而太阳的光谱线位置正处于黄区,由此得知,太阳表面温度约为6000℃。
不过,只能表明太阳表面的温度是6000℃。根据对地球的认识,科学界认为,任何一颗星球内部的温度都比其表面的温度要高,这一法则同样适用太阳。既然太阳表面温度就与地心温度相近,同时由于太阳的质量巨大,其内部产生的压力远远大于地球内部,因此科学界认为,太阳内部的温度比木星内部50000℃还要高。
太阳内部到底有多热
1920年代,英国天文学家亚瑟·史丹利·爱丁顿(Arthur Stanley Eddington)找到了太阳温度的答案。首先他将太阳设想为一颗巨大的高温气球,太阳上各种物质在重力的影响下,将产生向其内部运动的趋势。如果内部气体含量过小,那么因重力作用,这个气球就会急剧收缩;而事实上,太阳直到今天也没有收缩。因此爱丁顿认为,太阳本身存在某种强大力量,使其保持坚固结构并能有效阻止其收缩。他认为,这些现象都归因于热现象。
爱丁顿透过在地球上的实验得出结论:气体体积在温度升高时会逐渐膨胀。因此,他认为太阳每时每刻的状态都保持一种平衡,其内部蕴含的热量使其产生扩张的趋势,而同时它在重力的作用下,又产生了收缩的趋势。由于这种平衡的作用,太阳将永远稳定地存在下去。
根据对太阳重力的计算,爱丁顿大致求出了在保持平衡状态下,太阳本身所必须具备的热量。使他大为吃惊的是,太阳内部的温度竟会达到百万数量级。而如今较权威的资料显示,太阳的温度能达到15000000℃。