太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

質量為王

人類從很早以前就嚮往著征服星辰大海,而且天文學也是最早發展起來的學科。不過,最早的天文學一直和占星術糾纏在一起,我們所知道的許多早期天文學家其實本職都是占星術,比如:第谷和開普勒。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

其實在中國也是如此,古代中國擁有當時全世界最全面的觀測數據。而這些記錄下來的這些天象常常和政治掛鉤,也是類似於占星術的作用。

後來,正是由於開普勒的努力,使得天文學和占星術分離開來。開普勒就是他那個時代最頂尖的占星術,他還曾說過:占星術若不為天文學母親掙麵包,母親便要捱餓了

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

他利用第谷的觀測數據,得到了行星運動的軌跡是橢圓。他的開普勒三大定律是天文學的基礎理論,因此,他也被稱為天空立法者。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

不過,開普勒其實留下了一個未能解決的問題,那就是為什麼行星運動的軌跡是橢圓?

這裡多說一句,開普勒之所以沒解決這個問題,和他自身的經歷有關,他的時代恰逢戰亂時期,一生困頓。後來母親被冤枉是女巫,他就在自己職業的黃金期回到故鄉為母親辯護,後來的人生都在討薪的路上。

真正解決這個問題的其實是牛頓,他提出了萬有引力定律,統一了天界和地面的物理學規律。而萬有引力定律描述的其實是兩個有質量的物體具有彼此吸引的力。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

牛頓的萬有引力定律揭示了一個天界的基本邏輯,這個邏輯就是:質量為王。地球之所以繞著太陽,而不是太陽繞著地球轉,其實就是因為太陽質量遠遠大於地球。也就是說,在天體的江湖,誰個頭大,誰更有吸引力。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

質量的影響不僅僅在誰繞著誰公轉的方面,還和一個天體的種類,一生的軌跡有關。就拿太陽來說,我們稱它為恆星,是因為它內核發生核聚變反應會發光。可為什麼地球不會發光呢?

實際上是因為地球質量不夠大。

恆星

就如上文所說的,通過萬有引力定律,我們知道質量越大,引力就越大。一個天體也會在自身引力作用下擠壓自己。有一部分的天體就會因為自身引力太大,導致內部的溫度變得極其高。這時候這個天體內部就會呈現等離子態,這是區別於固液氣三態的一種物質狀態。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

在等離子態下,電子由於獲得足夠多的能量就擺脫了原子核的束縛,成為自由的電子。所以在這個天體內部,其實是各種粒子魚龍混雜,有光子,原子核,電子等等,像是一鍋粒子粥。但是原子核和原子核都是帶正電的,同種電荷相排斥,想要讓它們發生反應並不容易。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

這個時候,在量子隧穿效應和弱力的作用下,天體就有可能發生核聚變反應。當然,這裡補充一下,只有一部分的天體是需要這樣的,因為溫度達不到核聚變反應的條件,但是由於天體很大,粒子數夠多,根據微觀世界的量子隧穿效應理論,我們知道即便是需要輸入能量才能實現的事情,在微觀世界也可能實現。所以,還是有一定的概率發生核聚變反應。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

一般來說,都是先激發氫原子核的核聚變反應,因為氫原子核的核聚變反應的門檻最低。而這個促發的核聚變反應有多劇烈完全是看質量的。能促發的門檻是太陽質量的7%以上,低於這個質量門檻就不會成為恆星,比如:木星和地球。

高於這個門檻的天體都可以成為恆星,質量越大,核聚變反應就越劇烈。而核聚變反應會產生對外的壓力,這個壓力會和恆星自身的引力形成動態平衡。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

也就是說,恆星的溫度其實也是和自身的質量有關的。一般來說,質量越大,溫度就會越高。太陽內核的溫度大概在1500萬攝氏度左右,表面的溫度大概在5000-6000度左右。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

太陽其實在恆星當中個頭不算大的,有些質量超大恆星,溫度要遠遠高於太陽內核的溫度,甚至可以達到幾十億度,這其實也說明它們燒的很旺,壽命也越短。那些溫度剛過了最低門檻的恆星,溫度就相對比較低,屬於文火慢燉的類型,壽命也會相對更長一些,甚至可以達到幾千億年。

太陽溫度有多高?如此高溫之下物體是液態、固態還是氣態?

總結

恆星之所以會點燃核聚變是因為自身質量大於太陽質量的7%,而質量越大,核聚變反應就會越劇烈,溫度也會相對越高。太陽內核的溫度到了1500萬度,表面溫度達到了5000-6000度。


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