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为什么阳光中包含各种频率的光? 第1页

  

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太阳发光的能量的确最初来自于核聚变,而核聚变所放出来的光子也的确应该在一个特定的能量范围内,确切地讲,应该是gamma射线。这里需要注意,这些gamma射线并不是我们直接看到的太阳光。

因为太阳里面有很多很多的物质(比如质子和电子),所以太阳对于光子而言并不是透明的。当一个gamma射线光子在太阳核心区域由核聚变产生之后,它并不能直接飞出太阳表面。而是在它从里面向外传播的过程中,会和外部的粒子发生很多很多次的碰撞。

每一次碰撞都会改变光子的能量,把它的部分能量转移给实物粒子。而这些带电粒子在被增加了能量后,又会经由一些辐射机制(如韧致辐射)发射出新的光子。所以,经过这样无数次的碰撞,最后使光子与物质达到热平衡的状态。在这一状态下面,像实物粒子会服从麦克斯韦-玻尔兹曼分布一样,光子的能量也不在单一,而是各种频率都有,其分布基本满足普朗克函数形式的分布(即处于黑体辐射状态)。光子数目最多的频率决定于当地的温度(维恩位移定则)。越靠近太阳外面,温度就越低,光子的主要辐射频率也越低。

这些光子只有在到达太阳很外围的时候,其外部的物质已经变得十分稀疏,不再能够阻挡光子,光子才能够自由的跑出来被我们看到。这个地方我们称之为光球面。这个地方的温度大概在5700度左右,对应的主要光子频率就在可见光范围内。具体各种频率上光子数目的分布,则由该温度对应的普朗克函数描述。


在光球面之外,当然仍然存在很多太阳大气物质(光球层),这些物质总体上是透明的。但是在某些特定的频率上仍然会对太阳光造成很严重的吸收,从而使太阳光连续光谱中出现黑线(吸收线)。因此,我们可以通过这些吸收线分析太阳大气中的元素组成及丰度。




  

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