“風雨過后鳥兒歌唱，人們不應該享受余下的陽光嗎？” ——羅斯·肯尼迪
我們知道太陽發(fā)出的光大約需要8分鐘才能到達地球，因為光速是有限的，但是有人說此時此刻太陽發(fā)出的光10萬年后也不會到達地球，因為需要10萬年的時間才能到達地球。光子至少需要 10 萬年才能逃離核心。 時間。
上述說法似乎是正確的。 真實情況如何？ 今天我們就來說說這個問題。
如果沒有核聚變，太陽能的唯一來源將是重力勢能的釋放。 事實上，這是開爾文勛爵在上世紀初關(guān)于太陽能來源的最初想法。 他相信，隨著時間的推移，太陽在重力的影響下會繼續(xù)縮小。 在這個過程中，大量的重力勢能會轉(zhuǎn)化為熱能，通過太陽表面釋放出來。
這是一個非常絕妙的想法，但是引力勢能的釋放只能為太陽提供大約1億年的能量。 這個時間遠遠不足以解釋我們在地球上觀察到的地質(zhì)和生物，它們的變化和存在時間。 。 但有些恒星，比如白矮星（包括上圖中的天狼星B）是由開爾文-亥姆霍茲機制驅(qū)動的，但它們的亮度只有太陽的百萬分之一。
我們太陽的能量來自核聚變過程。 在這個過程中，輕核聚變成重核，同時釋放出大??量的能量（通過E=mc^2）和高能光子。
然而，核聚變只能發(fā)生在恒星的核心，恒星外部的大量電離原子（質(zhì)子、原子核和自由電子）會阻擋高能光子到達太陽表面。 也就是說，光子想要從核心行進到恒星表面并逃逸，沿途會經(jīng)歷隨機散射。 每個光子都走不同的路徑，因此我們也將其稱為隨機游走。 因此，這些碰撞會產(chǎn)生大量攜帶不同能量的較冷光子：紫外線、可見光和紅外線，而不是最初在核心中產(chǎn)生的伽馬射線。
核聚變主要通過一系列輕原子核的聚變來進行太陽光到地球的時間，其中兩個質(zhì)子首先聚變成一個氘，然后聚變產(chǎn)生氦3或氚，氦3或氚再與氘聚變產(chǎn)生然后 -4 釋放出質(zhì)子或中子作為副產(chǎn)品，以及中微子和高能光子。
事實上，如果想要驅(qū)動太陽內(nèi)部的核聚變，太陽內(nèi)部的高溫和高壓是不夠的。 還需要量子物理學。 換句話說：即使太陽核心的能量可能超過1500萬開的溫度，但仍然不足以驅(qū)動聚變反應。 相反，在這樣的溫度下，只有很小的量子力學概率，即碰撞粒子的 10^28 次碰撞中大約有 1 次會量子隧道進入熔融的較重核態(tài)。 由于太陽的密度和溫度都非常高，每秒有4×10^38個質(zhì)子聚變成氦。
然而，所有這些反應都發(fā)生在遠離太陽表面的地方。 即使有量子物理學的隧道效應，所有聚變反應也至少需要開爾文左右的溫度，并且這個溫度在穿過太陽輻射層的一半時結(jié)束。 （超過 99% 的核聚變發(fā)生在核心。）因此，為太陽提供動力的核反應都沒有發(fā)生在距離表面足夠近的地方。
然而，太陽中還有其他現(xiàn)象：日冕周圍存在高溫等離子體。 這種高溫電離等離子體的溫度可以達到數(shù)百萬度，而太陽光球?qū)拥臏囟戎挥?000度。 此外，太陽耀斑、太陽內(nèi)部的上升流、巨大的噴流等都會導致太陽在某些地方變得異常炎熱。
雖然這些效應都不會產(chǎn)生任何額外的核反應，但它們確實改變了太陽的實際能量排放。 上述太陽的光譜分布只是理想狀態(tài)。
下圖是太陽光譜的實際樣子。
在太陽的實際光譜中，紫外線和X射線波段的能量較高。 （實際情況中不包括伽馬射線。）如果我們通過單一特定波長的光來觀察太陽，我們就會知道為什么會出現(xiàn)這種情況。下圖
在可見光下，除了太陽黑子溫度較低外，太陽表面的溫度分布相當均勻。 紫外線下的圖案大致相同。 但當我們進入更短的光譜波長（更高的能量）時，這些能量區(qū)域只出現(xiàn)在太陽耀斑和日冕附近。
太陽最外層發(fā)出的光，即太陽光球?qū)雍腿彰岚l(fā)出的光太陽光到地球的時間，是宇宙中任何物體加熱到一定溫度時發(fā)出的光，就是黑體輻射。 但事實上，輻射不僅來自太陽表面的一個黑體，而是來自一系列黑體。 一些輻射來自太陽稍微內(nèi)部（溫度較高），一些輻射來自太陽稍微外部（溫度較低）。 這就是為什么如果我們仔細觀察太陽的發(fā)射光譜，我們會發(fā)現(xiàn)在更高的能量下，甚至在所有能量下，太陽的光譜都會偏離完美的黑體輻射。
綜上所述
值得注意的是物理資源網(wǎng)，雖然核聚變發(fā)生在太陽內(nèi)部，并且核心也產(chǎn)生能量和高能光子，但來自內(nèi)部的能量加熱了太陽的所有不同層，包括最外層，達到了一定的溫度。溫度。 該層中的原子根據(jù)相應的溫度發(fā)射光子，這是太陽光中不同頻率的光子的來源。 因此，除了核心之外，太陽還從其外層發(fā)射光子。
但太陽的核聚變只發(fā)生在核心，距離太陽表面不夠近。 來自內(nèi)核的光子需要數(shù)萬年才能到達我們的眼睛，而來自外層的光子只需要8分鐘即可到達地球。
如果我們想看看太陽內(nèi)部現(xiàn)在發(fā)生了什么，我們必須使用中微子望遠鏡。
