燒。
跟你舉個不太恰當的例子:鐵塊常溫下,不發光吧? 把它加熱,溫度在200或者到300度,單從外表看,它還是鐵塊,沒什麼變化,但是如果接著加熱它就發變紅了,再加熱就會通紅通紅的,再加熱流程液體了,如果再加熱就就會沸騰啦,再加熱到很高的溫度就蒸發氣化啦。
這裡是要說的是,其實自然界中任何高於絕對零度的物質都會有輻射(可以理解為電磁波),隨著加熱溫度的升高,物質輻射的電磁波譜圖範圍會越來越寬,當涵蓋可見光範圍時,就會被我們看到。很多物質隨著溫度的升高,可見光顏色也會變化,就是說某一溫度下,人眼看是紅色,接著可能橙色,黃色,綠色等。
說這麼多,無非想說現在太陽是核聚變提供熱能,主要核聚變好像是氫聚變,但是實際上裡面除了核聚變反應,應該還有其他很多反應,原子電離或者等離子化啊,X射線γ射線啊,等等都有。我們地球時時刻刻都在被太陽的等離子風暴影響著,這要多虧我們的地球磁場,可以講離子風暴路徑改變,原理跟老式電子槍式電視機差不多。
跑題了,核聚變提供熱能,產生的熱量加熱周圍物質,物質溫度升高然後就會輻射出大量的電磁波,可見光屬於電磁波,在太陽輻射譜圖中很小的一部分,我就是說,還有一部分我們看不到電磁波。
你看它到晚上不就不燒了
這與太陽能量產生方式有關,科學家將太陽的整個聚變過程被稱為「質子-質子鏈反應」。正是這個質子-質子鏈反應,在長達 46 億年的時間裡,為太陽提供了用之不竭的能量。
眾所周知,太陽是地球的能量源泉。那太陽到底能輻射出多大的能量呢?我們可以來估算一下。
很明顯,太陽輻射的能量將呈球形均勻向外擴散。根據能量守恆定律,太陽系中某個位置接收到的太陽輻射的功率,與它和太陽距離的平方成反比。前面說過,地球與太陽相距一個天文單位,大概是 1.5 億千米。在這個位置上,地球單位面積接收到的太陽輻射的功率就是所謂的太陽常數。目前世界氣象組織公布的太陽常數值為 1368 瓦·米-2。
前面說過,日地距離約為 1.5 億千米。因此,用一個半徑為 1.5 億千米的大圓球的表面積,去乘以太陽常數,就能算出太陽的總功率。最終的結果是 3.868×1026 瓦。根據 2017 年 6 月發布的《BP 世界能源統計年鑒》,2016 年全球總發電量約為 2.48×1013 千瓦時。這意味著,太陽 1 秒鐘發出的能量,就足以讓地球用上 432 萬年。
現在問題來了。太陽輻射出來的能量如此巨大,那這些能量到底是怎麼產生的?
圖 5.10 亞瑟·愛丁頓
20 世紀 20 年代,才有人找到了解釋太陽能量來源的正確道路。此人就是英國著名天文學家亞瑟·愛丁頓。
我們之前已經提到過愛丁頓。1919 年,他通過測量日全食期間的光線偏轉角,驗證了愛因斯坦的廣義相對論。下面,我就來講講愛丁頓的故事。
愛丁頓是廣義相對論最忠實的信徒之一。為此,他一直不遺餘力地到處宣傳廣義相對論,並希望通過做實驗來驗證它。
不過在第一次世界大戰爆發以後,愛丁頓卻惹上了大麻煩。他是一個和平主義者,死活不肯去服兵役。這惹惱了英國當局,差點要在戰後追究他的刑事責任。
就在最危急的時刻,英國皇家天文學家弗蘭克·戴森出手相助了。他跑去找英國當局,說 1919 年 5 月 29 日會發生一次大規模的日全食;如果能派出英國的科考隊,在這次日全食期間觀測遙遠星光的偏折,就能檢驗牛頓引力是否正確。這個提議打動了英國當局。戴森又馬上趁熱打鐵地說,這個項目必須要由非常專業的天文學家帶隊,而整個英國再也沒有比愛丁頓更合適的人選了,不如讓他戴罪立功,去負責這個日全食觀測。就這樣,愛丁頓因禍得福,不但免去了牢獄之災,還獲得了他夢寐以求的檢驗廣義相對論的機會。
1919 年初,愛丁頓組織了兩支遠征隊,分別前往非洲和南美洲去觀測日全食。在出發之前,遠征隊有一名天文學家跑去問戴森:「萬一觀測結果既不支持牛頓力學,又不支持廣義相對論,那該怎麼辦?」戴森回答:「那愛丁頓肯定會當場瘋掉。到時候你就是遠征隊的負責人,要把遠征隊平安地帶回英國。至於愛丁頓,要是已經瘋得沒救了,就把他留在非洲吧。」
那一年,愛丁頓通過日全食的觀測驗證了愛因斯坦的廣義相對論,這讓他名揚天下。除此以外,愛丁頓還有很多其他的重要科學貢獻。舉個例子。1920 年他發表了一篇論文,首次提出太陽的能量可能是源於它內部的核聚變。
所謂的核聚變,是指多個質量較輕的原子核結合成一個質量較重的原子核,同時釋放出巨大能量的過程。到目前為止,人類生產出來的威力最大的武器是氫彈,而氫彈就利用了核聚變的原理。
愛丁頓最早提出,
最低 0.3 元/天開通會員,查看完整內容
電子書
宇宙奧德賽:漫步太陽系
王爽
清華大學出版社出版社
¥33.00 會員免費
燃燒是發光發熱的現象,但並不意味發光發熱的現象就一定是燃燒,何況燃燒也不一定必須和氧氣掛鉤。
發光只是能量釋放的一種形式;而驅動發光的可以是化學能(燃燒)、核能(太陽)、電能(電燈)也可以是光能本身(發射星雲)。
火的本質就是高溫氣體。可燃物和氧氣劇烈反應釋放的能量激發氣體原子,原子接受能量後電子躍遷到高能級,此時的原子處於不穩定的激發態,電子會自發的回落到低能級,能量於是以電磁波的形式輻射出去,這便是火焰發光發熱的原理!
我們可以把「火」的概念推而廣之,任何一個高於絕對零度的物體都會向外輻射電磁波,可以這麼認為,這個世界充斥著不可見的「火焰」。物體溫度越高,輻射的電磁波當中短波的比例也就越大,只有3K的宇宙背景會輻射峰值位於微波波段的背景輻射,人體由於體溫的存在也會向外輻射波長8000~11000nm的紅外輻射,所以從這點來看人體也是「發光」的。當物體溫度超過大約500°C時便會發出暗紅色的可見光,隨著溫度繼續攀升,可見光中藍光、紫光的比例會升高,如果溫度繼續飆升,頻率更高的電磁波所佔比例會逐步增大。
觀察夜空我們不難發現,星辰之間顏色不盡相同,這其實反應了各個恆星表面溫度的差異。
太陽能量來源於核心的核反應,但是我們看不到太陽內部。太陽表面是一層厚達400km不透明的氣體殼層,這層被稱作光球層。太陽光幾乎全部是從光球層輻射出來的。光球層溫度將近6000K,足以輻射出包括紫外線在內多種波長的電磁波,不過能量主要集中在可見光波段。