人类文明诞生初期,对日月星辰就奉若神明。它们高远、浩瀚而又神秘,悬挂在云霄,亘古不变。美学由此萌生,神学在这发端,科学也在这里起源。观星台是人类向宇宙星空进发的第一步,哥白尼日心说为大众揭示宇宙神秘面纱,之后的一步步,从天文望远镜到卫星、飞船,人类对星空的探索从未止步。

宇宙星体寿命动辄亿万年,而现代人类文明才不过数千年,对宇宙来说我们还是个婴儿,对宇宙的认知自然还很浅薄。就以太阳来说,它悬挂在天空数十亿年,但我们只知道它属于恒星,时刻发生聚变、裂变,以及太阳也有寿命,但再具体到太阳的形成、结构、形态等等方面,都只有很浅薄的认知。 太阳的温度 人体恒温37.5摄氏度,植物在25摄氏度会发芽生根,那作为无尽光和热来源的太阳,表层温度会达到多少?这个问题一直被科学家们孜孜不倦地探寻。随着近代科学的发展进步,人类对太阳的认知在不断加深,借助测量仪器,太阳的体积、距离、质量以及温度各项研究都取得了一定的进展。

很长一段时间,人们对太阳温度的测量无从下手,一切都停留在想象阶段。直到俄国天文学家采拉斯基对太阳温度进行了实验估算,这才开启了研究太阳的序幕。采拉斯基从聚焦实验得到启发,制作了一面凹面镜来聚集太阳光点,并将亮斑照射到金属片上,通过对金属片的观测来判断太阳温度。 但这一实验只能初步确定太阳温度高于3500℃,太阳光折射中发生的热量流失以及聚焦效应无从计算。太阳表面的真实温度究竟是多少,还未有准确的论断。在采拉斯基实验后,后来的科学家又加以发挥创造。

1879年,斯特凡发现了玻尔兹曼(Boltzman)定律。他发现任何物体的温度和辐射量间都有稳定的关系,即成正比,即使是太阳也不例外。借助这一定律,科学家利用仪器测算出了收集到的太阳辐射量,并加以计算推测,得出太阳表面温度为6000℃。 普朗克黑体辐射定律下的太阳表温 现代科学研究将太阳表面温度精准定位到5500 ℃,远超金、铁、钨等金属材料熔点,即使是当前最耐高温材料在太阳表面也免不了融化一途。

那现代科学家是如何得出这一结论的呢?不同于以往的辐射定律,现代科学研究是利用波谱对太阳温度进行分析。现代科学研究发现,大到日月星辰,小到花草树木以及飞禽走兽,只要温度高于0K就会对外辐射出特定的电磁波,不同温度的物体电磁波谱也是不尽相同。 就以金属铁来举例,加热状态下铁辐射的电磁波辐射率以及频率会时刻发生变化,而且颜色也有显著差异,从红色逐渐蜕变为白色。科学家就是通过电磁波谱的形状来推断物体的温度以及热量变化。

在这里,能表现这一规律的是著名定律——普朗克黑体辐射定律。通过普朗克黑体辐射定律,人类终于可以对太阳的温度进行精确的测算。根据普朗克黑体辐射定律计算出的结论显示为5772 K,也就是5499 ℃。 不仅如此,普朗克黑体辐射定律下的理论曲线与实际对太阳波段辐射测量得出的电磁波谱曲线极其吻合,两相佐证下可以证实普朗克黑体辐射定律的正确性。随之,5499 ℃被各大机构统一采用,成为太阳表面温度的标准答案。

人类登陆太阳的希望 作为太阳系最为古老的星体,亿万年来太阳一直为其他行星提供光和热,同时也紧紧束缚着八大行星,为地球提供了安稳的生存环境。遗憾的是,我们当前对太阳的认知还很浅薄,只能隔着遥远的距离进行观测,想要真正进入太阳探索还是一件几乎不可能实现的事情。

以现在的观察来看,太阳表面温度5499摄氏度,但核心星核处最高温度近1500万摄氏度,单单是靠近太阳表面就足以使任何探测器化为灰烬。以当前地球能生产的材料来看,熔点最高的钨在3410摄氏度环境下会融化,而最耐高温的材料石墨也只能坚持到3820摄氏度,还远远达不到标准。 所以人类未来登陆太阳的希望还在合金材料,科学家已经研制出熔点高达4215摄氏度的铪合金,如果可以制造类似的合金材料,以此来制造飞船、探测器,就有望实现着陆太阳。