太阳中心温度如何估算？
发布时间：2022-03-30 16:34:29 所属栏目：动态 来源：互联网
导读：太阳的结构是怎样的？太阳核心压强和温度该如何估算？3 月 27 日 12 时，《张朝阳的物理课》第四十期开播，搜狐创始人、董事局主席兼 CEO 张朝阳坐镇搜狐视频直播间，向网友介绍太阳的内部结构，以及如何对太阳核心压强、密度和温度进行估算。 随后，介绍
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太阳的结构是怎样的？太阳核心压强和温度该如何估算？3 月 27 日 12 时，《张朝阳的物理课》第四十期开播，搜狐创始人、董事局主席兼 CEO 张朝阳坐镇搜狐视频直播间，向网友介绍太阳的内部结构，以及如何对太阳核心压强、密度和温度进行估算。 随后，介绍了太阳的内部结构。太阳从里到外主要分为 6 个部分。最里边的被称为核 (Core)，其半径约为太阳半径的 25%。太阳大部分质量都集中在核。从核边界出发一直到距离中心大约 50 万公里处的这层是辐射层 (Radiative Zone)，厚度约 30 万公里，在这一层中能量从里到外的传递主要通过辐射进行。第三层是对流层 (Convective Zone)，在这一层的温度梯度比较大，从而形成很强的对流。平时能通过光谱的红移或者蓝移观测这种对流现象。 第四层是很薄的一层，叫光球层 (Photosphere)，其温度大约是 5800K，日常接收到的太阳光主要来自这一层。接下来两层是染色层和日冕。测量的太阳半径主要指的是光球层，比如上次直播课里用黑体辐射估算太阳半径，这一层 (光球) 几乎是太阳的最外层。 张朝阳还解释，目前太阳正处于青壮年时期，大约再过 50 多亿年才会死亡，届时太阳将会变成红巨星，膨胀很多倍，甚至可能把地球吞噬掉。不过大家不用担心，“太阳现在处于很稳定的状态，大家安心吃饭睡觉就好。” 他继续介绍，目前太阳所处的平衡是两种或者多种力相互竞争导致的结果。在太阳的内核，主要是引力和压力之间的平衡。在内核，温度极高，里边的原子核、电子的平均动能远大于氢原子电离能 13.6 eV，因此里边的物质处于电离状态，并且在计算上可以当成理想气体来处理。内核的这些“气体”的密度甚至可达 100 g / cm^3，作为一种气体其密度竟然可以达到水的 100 倍量级。而在辐射层，物质密度大约在 0.05 g / cm^3 至 0.5 g / cm^3 之间。 经过一番口述作为引入，张朝阳开始了本次课程的推导。因为核心区半径是太阳半径的 25%，也就是 1/4，那么核心区的体积是太阳的 1/64。将核心区的密度取为 100 g / cm^3，外面各部分的密度为 0.1 g / cm^3，通过估算，核心的质量是外层的 15 倍。他强调，这只是一个估算，和实际数据会有出入，只要保证数据量级正确即可。因此，可以假设核心区的质量 Mc 是太阳质量的 90%。 计算均匀球壳内部引力 推导流体静平衡方程 为了推导计算太阳中心压强所需的方程，张朝阳先介绍了球体的引力。他说，均匀球体对外物的引力等效于所有质量集中在球心处的引力。但如果是均匀球壳，还是等效于所有质量集中在球心处所产生的引力吗？对于均匀球壳内部的物体，其所受引力又会是怎样的呢？答案是：均匀球壳外物体所受引力依然可以等效于球壳质量集中在球心时的情形，而均匀球壳内物体所受引力为 0。 张朝阳解释，假设一个厚度为 dr 的球壳，半径为 r，密度为 ρ(r)，球壳外的物体距离球壳中心距离为 R，那么按照球壳上的点到物体上的距离 l 来分层，然后做积分，就可以求出总的引力。积分思路的示意图如下： 张朝阳说，这是以前算过的结果，只要求出每层的势能然后沿着径向求导就可以得到这一层在径向的引力（感兴趣的读者可参见《张朝阳的物理课》第 30 期的内容。）据此，张朝阳得到如下积分及结果： 此时由于物体在球壳内，R<r。这个积分的结果是 0。张朝阳没有对积分进行详细的计算，不过对其结果进作了通俗的解释。他介绍，球壳内的点假如不在球心，根据引力和距离平方成反比的性质，球壳上靠近物体的那些微元会提供比较大的引力，但是这部分微元比较少；而离物体较远的那些微元会提供比较小的引力，但是这部分微元比较多。而且，这两部分提供的力是相反的。最终刚好互相抵消，球壳对内部物体没有引力作用。 （编辑：应用网_丽江站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
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