为什么太阳黑子是“黑”的?

王朝干货·作者佚名  2011-11-29
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因为是相对而言

如果太阳的表面温度是白热的,太阳黑子为什么

又是黑的呢?如果黑子真是黑的,它们就该也是

冷的。太阳上的东西怎么会是冷的呢?

这个问题看来确实象是一个难题。事实上,在十九世纪

初期,就有一位伟大的天文学家赫歇耳曾断言说,既然黑子

是黑的,它们就必定是冷的。为了解释这一点,他只能说,

太阳并不是里里外外都很热。不错,它有一个白热的大气层,

但在大气层的下面,则是太阳那冷的固体部分,人们可以透

过太阳大气层的缝隙看到这个固体部分。这些缝隙就是我们

所说的黑子。赫歇耳甚至认为,太阳内部的固体表面上冷到

可以允许生物在那里生存。

但是,这种看法是错误的。现在,我们很清楚地知道,

太阳通体都是热的。事实上,我们看到的太阳表面是太阳上

最冷的区域,但即使在那里,对生物来说,也肯定是太热了。

辐射和温度是密切相关的。1894年,德国物理学家

维恩研究了在不同温度下发射出来的各种光辐射。他的结论

是:在理想的情况中,在每个特定的温度下,每一个物体都

会辐射出特定波长范围内的光,而与物体本身的化学组成无

关。

随着温度的升高,峰值辐射的波长会变得越来越短,对

于任何物体都是如此。在摄氏六百度左右,就会有相当多的

辐射进入可见光的频率范围,于是物体就会呈现暗红色。当

温度再升高时,物体就变为鲜红色,然后变为橙红色、白色

和蓝白色。如果温度足够高,辐射频率就会大部分位于紫外

区,甚至比这还要高。

仔细地测量了太阳峰值辐射的波长(它位于黄光区域

内),我们就可以计算出太阳表面的温度,这个温度大约是

6,000℃。

太阳黑子并不处于这一温度上。它们比这个温度要低不

少,我们认为,在黑子的中心部分,温度只有4,000℃。

太阳黑子很可能是一团膨胀的巨大气体。这种膨胀在太阳上

造成了一定的温度降,正象电冰箱里的情形一样。要使一个

巨大的黑子能抵御住从四下里温度更高的地方传递进来的热

量,保持住数日或数周的低温,需要有一个巨大的热泵才行。

不过,关于太阳黑子生成的机制,天文学家至今仍未找到完

全满意的解释。

即使是摄氏四千度,太阳黑子也应该很明亮。它应该比

地球上的弧光灯还要亮许多,而弧光灯已是亮得不能用眼睛

去直视它了。

其实,太阳黑子也确实比弧光灯亮,这一点已经用仪器

检测出来了。问题出在这里:我们的眼睛是不能看出光的绝

对强度的。我们在判断亮度时,靠的是与四周环境的比较。

太阳表面上那些温度较高的正常区域的亮度,是黑子中心低

温区域亮度的四至五倍,与前者相比,后者在人眼中就显得

是黑的了。这种黑只是光学上的错觉。

这一点有时在日蚀时可以看出来。在太阳明亮的圆面上,

掩蚀太阳的月亮朝向我们的一面的确是黑的。当月球的边缘

掩过一个巨大的太阳黑子,使我们能在月亮的衬托下来观察

黑子的“黑”时,我们就能够看出,黑子实际上并不黑。

太阳黑子并不是黑的 只是它比其他地方暗

是因为黑的地方太阳温度低于其它地方

参考资料:教科书

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