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• 陽光
• 太陽核聚變
• 陽光從哪里來？
• 總結:

如果有人問你，陽光從哪里來？你會罵他傻:陽光一定來自太陽！

如果我問你:太陽為什么發光，陽光從哪里來，你知道嗎？

很多人可能回答不出來。

有人說核聚變發生在太陽中心，產生大量熱量。太陽就像一個大燈泡，光從它的中心發出。

真的是這樣嗎？今天就來分析一下。

地平線上的太陽

陽光

我們的地球，包括太陽系的所有行星，總是沐浴在燦爛的陽光下。陽光是從太陽發出的。它不僅包括紅、橙、黃、綠、藍、紫和七種可見光，還包括伽瑪射線、X射線、紫外線、紅外線、微波和其他波長的電磁波，我們的肉眼是看不見的。

每種顏色代表日冕中存在的不同波長的極紫外光。

通常我們看到的太陽光是白色的，是所有波長的可見光混合的結果。對于不同的動物來說，它們看到的光和人類看到的光是不一樣的。有些動物能看到紫外線，而有些動物對紅外線更敏感。

太陽發出的光很強。即使在距離太陽表面1.5億公里的地球大氣層上方，太陽光的功率也達到了1368 W/m，由于地球大氣層的阻隔，部分光線被過濾掉了。因此，在晴朗無云的中午，我們在赤道面接收的太陽光能量約為1000 w/m，科學家估計太陽總功率達到3.826×10 ?W，地球從太陽接收的功率也達到1.740×10 ?W

可見光只是太陽光譜的一小部分。

太陽核聚變

太陽之所以能一直釋放如此巨大的能量，是因為其核心正在發生核聚變。

太陽是一個直徑139.1萬公里的大氣球。從原子序數來說，太陽有92.1%的氫和7.8%的氦，其他元素只占太陽質量的極小一部分。

太陽的總質量是地球的33萬倍，達到1.989× 10千克。由于極高的重力，其核心會產生高達3000億個大氣壓和1500萬攝氏度的高溫。這樣的高溫高壓可以將每秒3.7× 10個質子轉化為α粒子(氦-4原子核)，也就是我們常說的核聚變。

太陽核聚變的“質子-質子鏈式反應”過程

太陽中心氫原子的核聚變通常被稱為“質子-質子鏈式反應”。

第一步，當兩個氫核(質子)聚合時，會生成一個雙質子氦核；這個氦核是不穩定的，它隨著β+衰變，氦衰變為氘，釋放出一個正電子，一個中微子和0.42MeV的能量。

β+衰變產生的正電子會立即與附近的電子湮滅，湮滅會產生兩個γ射線光子和1.022 MeV的能量。

第二步，氘將在4秒內繼續與另一個氫核(質子)聚結成氦-3核，同時產生一個伽馬射線光子和5.49 MeV能量。

第三步，兩個氦-3核融合產生一個氦-4核(α粒子)，同時釋放兩個質子。

從上面的聚變反應步驟可以看出，中微子和γ射線光子是在核聚變的過程中產生的。中微子很少與其他物質相互作用，沖出太陽消失只需要2.3秒，但光子很難逃脫。

太陽能結構

陽光從哪里來？

太陽核聚變產生的伽馬射線光子在幾毫米內被吸收，其能量被用來加熱太陽核心的高溫等離子體。再次釋放時，伽馬射線光子的能量會比以前低。這樣反復吸收釋放10000年到170000年(比如說100萬年)后，伽馬射線光子就可以輻射到太陽表面。

1.我們能在地球上看到太陽核心發出的光嗎？

不能。

因為核聚變釋放伽馬射線，在地球磁場和大氣的雙重保護下，伽馬射線很難到達地球表面。

2.陽光從哪里來？它誕生于太陽表面的光球層。

這是太陽表面大氣中不同波長的光從低到高的同步圖像，光球層在最左邊。

光球層是太陽大氣層的最低層，厚約500公里。這里的溫度遠低于太陽核心，平均只有5500℃左右，光球層的氣體密度只有0.2g/m，大約只有地球海平面氣體密度的1/6000空。可以說，用一層薄紗來形容太陽的光球層并不過分。

然而，正是這種薄紗般的大氣對太陽內部的光線是不透明的。太陽內部大部分波長的光無法穿透光球層的底部，我們也無法透過光球層看到太陽內部的光。這到底是為什么？

因為光球層底部的溫度在5730℃左右，H離子(氫離子)嚴重不足。H離子的缺乏使得大氣更容易吸收光子。我們看到的大部分太陽可見光都是氫原子在光球層上層大氣中與電子反應生成H離子時產生的。大約3%的氫在這個區域被電離，因此產生了大部分可見光。

光球發出的可見光光譜，以黑色為吸收線，表示相應波長的光被吸收。

3.色球層產生其他波段的光。

色球層包裹在光球層之外。這里的大氣更稀薄，但溫度更高。色球層和光球層交界處的溫度只有4230℃，但在2000公里厚的色球層頂部卻上升到數萬度。

由于色球層從低到高溫差巨大，不像光球層那樣發出相對穩定的光。這是一個充滿磁場的等離子層。由于高溫等離子體流與磁場的復雜相互作用，這里經常發生嚴重的太陽耀斑、日珥等現象，并向外發射紫外線、遠紫外線、X射線以及遠紅外和射電波段的輻射。

色球層、耀斑和日珥

第四，日冕

太陽的日冕范圍很廣，從色球層頂部一直延伸到太陽半徑的幾倍。這里的等離子體氣體極其稀薄，但溫度高達100萬度，因此日冕可以輻射出少量的可見光、X射線、遠紫外線、紫外輻射以及一些射電發射和高度電離的離子。

日冕物質噴發

總結:

通過這篇文章的分析，你應該明白了，我們看到的太陽光其實并不是從太陽中心發出的，而是太陽真正發光的地方是在它的大氣層之上。

在太陽25%的半徑范圍內，核聚變無時無刻不在發生，大量的氫聚集成氦，同時釋放伽馬射線光子。這些光子攜帶能量不斷加熱太陽，熱量一層層向外輻射，從而使太陽表面產生極高的溫度。

太陽光球層的內層屏蔽了內部光子向外發射，而太陽光球層的外層由于氫的電離而不斷發射光子，這是大多數可見光產生的地方。

色球層和光球層上方的日冕溫度極高，其中的高溫等離子體輻射出除伽馬射線外幾乎所有頻段的光。

所以，我們有光。

總結

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