你可曾想过,地球距离太阳约有1.5亿千米,盛夏时节时,既然太阳照射到地球上,高温都能让人热得够呛,那么,太阳表面的温度有高呢?现有的数据表明,太阳表面的温度约为5500摄氏度,这么高的温度是怎样被测量出来的呢?
想要知道如何科学并较为准确的测量太阳表面的温度,首先我们得了解一下什么叫做黑体辐射。所谓的黑体是指的这样一种理想的物体:光(电磁波)照射到此黑体的表面,光将会被全部的吸收,没有任何反射。同时由于此黑体自身有温度,自身又会发生热辐射,这种热辐射以光子的形式释放出来。如果这个黑体的温度越高,光谱中显现蓝紫色的比例就比较高,红色的比例就比较低,反之。
这个黑体在吸收光和由于自身的热而放出热辐射的过程就称为热辐射。一般而言,只要有温度的物体就会有热辐射。热辐射是广泛的存在于我们的生活中的,而所谓的黑体从严格意义上来说是不存在现实生活中的,但是我们总是可以做出一些近似的“黑体”来很好的近似满足黑体辐射定律,比如在一个开着小口的空腔。
在一定的情况下,我们也可以大致的将太阳也看作黑体,因为在一定的程度上,太阳可以完全吸收电磁波而不反射同时自身也可以释放热辐射。我们可以根据一个黑体表面的显色来判断该黑体的表面的温度,一般而言,物体表面辐射的光(电磁波)的波长越长(比如红外光),此黑体的温度越低,辐射的波长越短(比如紫外光),黑体表面的温度就越高。因此,我们用仪器测得太阳表面的光谱,然后根据黑体辐射的定律推算出太阳表面的温度。
太阳的表面的光谱主要集中在可见光区域和红外区域,所占有的比例分别为50%和43%,而紫外区域约占7%。科学家通过对比分析发现太阳表面的光谱分布的比例大致和5500摄氏度的黑体的光谱的分布曲线近似,因此通过这种对比,我们就宣称太阳表面的温度大约为5500摄氏度。
当然,考虑到地球的大气层对太阳光的散射以及吸收,我们要想更为精确的测量太阳表面的光谱的分布比例,较好的办法是用太空中的天文望远镜或者行星探测器去测量太阳表面的光谱分布,这样可以有效的避免因地球的大气层而造成的测量上的误差。
根据太阳的辐射
我们平时所看到的太阳圆轮是太阳的表面,称为光球。光球外面是太阳大气,依次称为色球和日冕。色球和日冕平常看不到,只有在日全食时才能看到。太阳光球温度约为6000度,这是根据它的辐射计算出来的。
太阳每时每刻向宇宙空间不停地以光辐射的方式输送巨大的能量。科学工作者可以通过专门仪器测定出太阳的辐射量。但是,光知道太阳辐射量还不能确定太阳的温度,还必须知道物体的总辐射量与它的温度之间的关系。1879年物理学家斯特凡指出:物体的辐射量与它的温度的4次方成正比。这样,得到太阳辐射量以后,再根据这个关系式,就可以计算出太阳表面的温度了。计算的结果约为6000度。
根据太阳的颜色
另一种方法是根据太阳的颜色来估计它的温度。我们知道,一个物体被加热以后,它的颜色会不断变化,通常是:600度为深红色;1000度为鲜红色;1500度为玫瑰色;3000度为橙黄色;5000度为草黄色;6000度为黄白色;12000度至15000度为白色;25000度以上为蓝白色。
太阳的颜色是黄白色的,温度就约为6000度。我们平常看到的太阳是金黄色或其他颜色的,那是由于受了地球大气影响的缘故。