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1 # 無聊兵6819800
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2 # 消業人
透過熱輻射的相關知識,熱輻射是 非接觸性 的熱傳導,當然就不用去摸太陽了。
有黑體輻射定律和維恩位移定律等理論。
把太陽等效為灰體,可以用輻射公式測溫。
根據維恩位移定律,有個最大輻射波長(可認為是“顏色”),可直接確定是多少度。
從歷史上說,最初人們只是覺得太陽一定無比熾熱,誰也無法想到用什麼儀器去測量它的時間,俄國天文學家,彩拉斯基教授做了一個實驗,他用一個直徑,一米的凹面鏡,得到一個一分硬幣大小的光斑,測出的這個光斑溫度大約有3500度,他斷定,太陽上的溫度一定高於3500度,但這個還是不太嚴密的。
後來科學發展了,利用太陽熱輻射的能量,透過專門儀器,測定這個能量,再根據熱輻射能量與溫度之間的關係來測定溫度。1879年,物理學家斯蒂芬(也有叫斯忒藩)推算出了輻射定律,物體的輻射量與它溫度的4次方成正比,這樣,人們根據,測得太陽輻射,數推算出太陽表面溫度約為6000度。這是一種比較準確的測算方法。後來1893有了維恩定律,用“顏色”來測。也就是說,人們在實際研究中發現,物體會隨著溫度的變化而改變顏色,通常600℃時為深紅色,1000℃時為鮮紅色,1500℃為玫瑰色,3000℃是為橙黃色,5000℃時為草黃色,6000℃時為黃白色,12000℃至15000℃時為白色,25000℃以上是藍白色,因此,可以根據太陽的顏色來估算它的溫度,估算下來也差不多。
實際黑體(灰體)輻射測溫,用輻射定律和維恩定律是一樣的。
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3 # 希望d田野
人類自古以來面對熾熱的太陽只知道它就是個火球,但很少有人知道太陽溫度到底有多高。
那麼大陽的溫度到底有多高呢?從科學資料分析,太陽表面溫度:約5500度 ,中心溫度約2000萬度 ,日冕層溫度:約 5 × 106次方。當然,這些資料都只是大約,並不精確!
那麼這些資料又是怎麼測量出來的呢?在測一個物體當中,一直以來科學家對天體溫度都是以物體反射的色溫(熱弧射)來判斷其溫度的高低。太陽是利用熱輻射測量表面溫度,利用核聚變特點推測核心溫度,而系外恆星是測量特殊波段的的電磁波強度或光波,考慮衰減 計算原始強度。
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4 # 紅色天空001
天體的溫度不可能用接觸測量的方法,目前一般使用光譜分析的方法,不同溫度的物體向外輻射的可見或不可見光波長是不一樣的。
要了解人類是如何知道太陽的溫度的,先來個概念,維恩位移定律:
▲黑體輻射作為各種絕對溫度的波長函式。每條曲線在不同的波長上都能達到峰值;維恩定律描述了溫度峰值的變化。維恩位移定律指出,不同溫度下的黑體輻射曲線在波長上的峰值與溫度成反比。這個峰值的變化是普朗克輻射定律的直接結果,普朗克輻射定律描述了在任何給定溫度下,黑體輻射的光譜亮度是波長的函式。黑體輻射的光譜輻射單位波長峰值的波長λmax:
λmax=b/T
▲隨著溫度的降低,黑體輻射曲線的峰值會降低到較低的強度和較長的波長。其中T為絕對零度,b是一個比例常數稱為維恩位移不變,等於2.8977729(17)×10^(-3) m⋅K,在微米或更方便地獲得波長,b≈2900μm·K。如果考慮每單位頻率或比例頻寬的黑體發射峰,則必須使用不同比例常數。然而,定律的形式仍然是一樣的:峰值波長與溫度成反比(或者峰值頻率與溫度成正比)。
總結一下:在任何大於0K(-273oC)的物體都會發出熱輻射,不同的溫度的物體會輻射出不同波長分佈的電磁波。
▲生活中溫度的測量一般就是依據某些材料隨溫度的變化性質,然後這樣的規律顯示溫度。例如在加熱一塊金屬時,溫度越高,金屬從暗紅,到通紅,到亮紅,然後發亮,發白(紅光的波長最大)。
如果我們知道太Sunny的光譜,那麼就可以知道相應的溫度。太Sunny最主要的光是可見光,我們知道峰值波長為0.5μm,有上述公式求得最高溫度為5800K。有其他的λ 就可以知道太陽不同層面的溫度。▲稜鏡分光法白色的光束代表了可見光的許多波長,其中有7個,當它們在真空中以相同的速度行進時,稜鏡會使光線減速,從而使光線在折射過程中彎曲。這種效應在較短的波長(紫色端)比在較長的波長(紅色端)更強烈,從而分散了成分。當離開稜鏡時,每個元件返回相同的原始速度,並再次被折射。解釋這個概念前面的動畫,光的色散,當它透過一個三角形的稜鏡。在真空(黑色)所示,任何波長的光將以固定速度,但是光減慢在不同介質(如玻璃或水),和更短的波長的光(如靛藍)會比光傳播的慢長波長(如紅色)白光,白色表現出來的光束,實際上是由幾個頻率(顏色)的光一起旅行。可見光的這些基本頻率是我們所稱的可見光譜的一部分,它只是整個電磁波譜的一小部分。當白光進入介質(在這種情況下,稜鏡),它的每一個組成波長將以不同的速度在新的介質中傳播,而這一速度的變化是彎曲光線傳播的路徑。這就是我們稱之為折射的現象。在真空中光速與介質中光速的比率是我們所說的折射率,這個值是特定波長和介質的。由於不同波長的光將以不同的數量改變方向,我們將在其構成光譜顏色中體驗到白光的分裂,在這裡以彩色波表示。這就是所謂的離散。一旦基本頻率在這個動畫中分離,我們就能很容易地看到它們的速度上的差別。紅色,波長較長,幾乎沒有任何變化,而靛藍(短波)則被其他顏色所拋棄。然而,這種速度上的差異並不存在於真空中,這就可以看出,當光從稜鏡中射出時,光在真空中會以恆定的光速傳播。這只是一種簡單的觀察方法,所以再次強調這個模型並不完全準確,白光本身不能獨立存在是很重要的。
所謂太陽高畫質近距離的圖有各種方法
▲太陽近距離高畫質照片顯示快速移動的火熱熾熱氣體流持續從太陽表面噴射,這些扭曲的管狀氣體噴射流叫做“穗狀體”,直徑為300英里,從太陽表面以 45000英里/小時的超音速噴射。在圖片右下角有一較小的太陽黑子,它是太陽表面暗色氣體區域,太陽黑子可持續數天或者數月,其數量的增多和減少的週期為11年。▲由美國天體攝影師艾倫·弗裡德曼(Alan Friedman)10月20日拍攝到一張壯觀的太陽照片,以極其清晰的視角展現了這顆距離地球最近的恆星。▲這些照片是弗裡德曼用相對小的望遠鏡加濾光鏡捕捉的。當然還有更壯觀的:▲這兩張是SOHO(太陽和日球層探測器)上的廣角光譜日冕儀 (LASCO)捕捉到的太陽活動▲太陽動力學天文臺(SDO)拍攝的太陽冕洞。▲SDO拍攝到兩個壯觀的太陽冕洞,一個位於太陽的中上側,另一個位於照片底部。▲SDO捕捉到的太陽耀斑爆。▲畫面顯示太陽表面9種不同顏色的的波長,這些波長人類肉眼無法捕捉,只有望遠鏡才能觀看;但NASA太陽動力學觀測站則將其轉化為肉眼可觀看的影象,而且使用9種顏色予以區別。▲透過不同波長觀測結果拼湊成一個太陽的圖片。透過這種觀測方法,科學家們可以監測太陽的表面和大氣,掌握太陽的活動規律。太陽的表面含有的物質,在溫度超過5700攝氏度時,可以發出黃綠色光芒;原子在630萬攝氏度時,會發出紫外線。▲SDO觀測到一個來自太陽木星大小的太陽黑子群的x級太陽耀斑爆發。▲SDO拍攝的地球凌日。關於人類探測器能飛到太陽多近?看看人類都發射了哪些著名的太陽飛船。(時間不分先後)
歐美合作的尤利西斯號太陽極區探測器尤利西斯號探測器目標之一是探測太陽的極區,其軌道與黃道面成幾乎垂直的傾角。為了到達這樣一條軌道上,探測器首先於1992年2月8日接近木星,藉助木星的引力調整到太陽極軌上,開始向太陽的高緯度地區飛行。1994年6月26日,尤利西斯號第一次接近太陽南極,並於同年9月13日到達太陽南緯最高點80.2度。
SOHO衛星是歐洲航天局及美國太空總署共同研製的無人太空船,於1995年發射升空。太陽和日球層探測器(SOHO)作為研究太陽的重要探測器,SOHO衛星原設計壽命是三年,後來為了觀測將在2000年左右達到高峰的太陽表面黑子活動,歐洲空間局和美國航宇局決定把SOHO衛星的探測期限延長到2003年。但該衛星的功能和作用實在太大了,研究太陽活動的專家們已離不開它,製作空間天氣預報的科學家們更是不能缺少它。所以到目前,SOHO衛星仍在太空空間為科學研究工作著。
太陽探測器(Solar Probe,現更名為Solar Probe +)帕克是第一個飛入太陽日冕的飛行器,僅僅位於太陽“表面”(光球)上方8.5 太陽半徑(590萬公里或3.67萬英里)內。
太陽過渡區與日冕探測器TRACE衛星上攜帶的太陽望遠鏡口徑為30釐米,視場為8.5角分,空間解析度達到了1角秒,波段範圍覆蓋了可見光到遠紫外波段。
▲TRACE衛星於2002年4月21日在太陽活動區域AR9906觀測x射線耀斑。TRACE衛星是美國宇航局為太陽活動極大年而發射的第一顆太陽探測器,它升空後與太陽和太陽風層探測器(SOHO)互為補充,為研究太陽的日冕結構、加熱機制、光球層磁場的變化等課題進行了大量的觀測。
▲日地關係觀測臺(STEREO)其主要任務是對日地之間的物質和能量流進行監控。搭載在STEREO探測器上的相機是英國建造的。由兩顆相距180度的探測器組成,部署於太陽兩側,一顆總在地球前進方向的前方,另一顆總在後方,並以此獲取太陽的3D立體影象。
▲日冕拋射物影象。太陽動力學觀測站(SDO)太陽動力學觀測站(SDO)是美國宇航局“與星同在”計劃中發射的第一顆人造衛星。“與星同在”計劃(Living With a Star Program)是一個旨在研究太陽活動的原因以及太陽活動對地球的影響的科學計劃。SDO透過多波段的成像儀對太陽大氣進行高空間解析度和高時間解析度的觀測;SDO的資料可以幫助我們理解太陽對地球的影響以及近地空間環境的一些現象。SDO衛星在美國東部時間2010年2月11日在亞特蘭大發射升空,並且一直正常運轉到今天。
為了能夠保證衛星對太陽的連續觀測以及保證相對很高的資料下載率,衛星被設計位於一個與地球位置相對不變的軌道上。
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太陽核心溫度是根據太陽質量和年齡推算出來的。
太陽表面溫度是用黑體輻射公式計算出來的。不知道你有沒有拿金屬(鐵之類的)在火爐上燒過。溫度比較低的時候,是暗紅色的,溫度逐漸升高,發光的光波波長越短。實際上就算是常溫下,物體也會發光,只不過發出的是波長超長,肉眼看不見的紅外線。科學家經過測量,找到了物體發光波長與溫度之間的關係。透過測量太Sunny的中心波長,就可以計算出太陽表面溫度了。而且人類是可以製作出6000°C溫度的,對比一下就知道計算得對不對了。另外我們常用的紅外線測溫儀也是利用黑體輻射公式計算的。準確度是經得起實踐經驗的。
至於太陽的照片,一般是望遠鏡拍的。普通望遠鏡加上巴德膜就可以拍太陽。專業的日珥鏡只透過很窄的氫阿爾法波可以記錄下日珥的玫瑰紅色以及精細結構。