之所以会这样,是因为当时的核物理研究还处于萌芽阶段,因为太阳内部属于氢核聚变,因此在微观尺度上的强弱相互作用以及量子力学效应都需要考虑,至于这些过程的细节,不适合详细讲解,因此就只提一下一个重要的环节——“量子隧穿效应” 。
因为这个效应非常重要且非常有意思,我们知道当两个质子相互靠近时,由于同性相斥,所以会遇到一股强大的电磁排斥力,而核聚变就是要克服这股斥力,因而需要高温高压状态 。
但是由于隧穿效应的存在,使得这个过程的难度下降了不少,打个比方,按照经典理论,比如两个质子的距离要小于1,才能使得强力大于电磁力,进而聚变,而考虑量子隧穿,那么这个距离可以适当放宽些,比如1.1就可以了 。
(刚才的例子只是通俗的讲法,不算严谨,但量子隧穿效应确实存在,比如下面的动图是用扫描隧道电子显微镜移动分子制作的,而这种显微镜的原理就是量子隧穿效应)
因此最后人们通过计算,将太阳的核心温度修正为1500万摄氏度左右 。
如何测得太阳核心温度可事情到这还不算结束,1500万摄氏度毕竟只是算出来的,我们应当有实验进行测量验证才行啊 。
而这件事就落到了两个实验上,一个是中微子捕捉,一个是日震学观测 。
不得不再提一下,之所以一个是捕捉、一个是观测,那还是因为太阳距离地球太远,表面温度又太高,地球上还没有任何一种物体能够深入太阳内部而不熔化,所以只剩下两个手段,一个是常见的观测,一个就是捕捉太阳核心产生的中微子 。
下面就极为简单的说一下这二者的原理:
首先是中微子,因为太阳内部中微子的产生速率对核心温度非常敏感,因而我们依据在地球上捕捉到不同能量中微子的通量就能确定核心温度是多少 。
其次是日震学手段,所谓日震学,通俗但不严谨地讲,就是观测太阳上的震动,所以叫日震(类比于地球上的震动,叫地震) 。而我们知道,通过地震可以研究地球内部构造,那么日震也是如此,太阳内部的温度、元素占比、自转速度、结构等等,都可以研究 。
最后发现,这两种测量手段得到的结果是一致的,太阳核心温度为1500万摄氏度 。
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