我们是如何知道太阳发光原理的呢？
一、 早期观察与猜测（古代 19世纪初）
可见的光芒与热量： 最直接的证据是太阳的光芒和热量。古人就已经观察到太阳是天空中最明亮、最温暖的物体，它能照亮大地，带来光明和生命。
宗教与神话的解释： 在科学不发达的时代，人们常常用神话和宗教来解释太阳的现象，例如将太阳神化，认为太阳是神明驾驶的战车。
早期的科学猜测： 一些哲学家和科学家也开始进行更理性的猜测。
燃烧假说： 有人认为太阳是一个巨大的燃烧着的物体，像地上的火一样发光发热。但很快就有人提出疑问：如果太阳是一个巨大的燃烧体，它会很快烧尽，为什么能够持续发光亿万年？
碰撞假说： 也有人猜测太阳是频繁的物体碰撞产生的火花。但这个解释也难以维持长久发光。
引力收缩假说： 随着牛顿万有引力定律的提出，一些人开始考虑引力收缩的可能性。他们认为，巨大的天体在引力作用下收缩，释放的能量可以产生光和热。德国物理学家赫尔姆霍兹（Hermann von Helmholtz）在19世纪就提出了引力收缩理论，并计算出太阳可以通过引力收缩提供大约几千万年的能量。这个理论在当时是一个重要的进步，但仍无法解释太阳亿万年的年龄。
二、 光谱学与核物理的兴起（19世纪末 20世纪初）
光谱分析的突破： 19世纪末，光谱学的发展是理解太阳发光原理的关键一步。
本生灯实验： 德国物理学家本生（Robert Bunsen）和基尔霍夫（Gustav Kirchhoff）通过本生灯实验发现，当物质被加热到高温时，会发出特定波长的光。每种元素在高温下都有其独特的光谱线（发射光谱），而当白光通过某种冷气体时，会吸收特定波长的光，形成暗线（吸收光谱）。
太阳光谱的分析： 科学家们将太阳光通过棱镜分解，得到了太阳的光谱。他们发现太阳光谱中存在许多暗线，这些暗线的位置与地球上某些元素的发射光谱线吻合。这表明太阳的表面或大气层中含有这些元素，并且它们在高温下被激发，吸收了太阳内部发出的连续光谱中的某些特定波长的光。
元素组成揭示： 通过分析太阳光谱，科学家们发现太阳主要由氢和氦组成，同时也含有其他一些元素，如氧、碳、铁等。这为理解太阳的物质构成提供了重要依据。
放射性的发现与核能的猜想： 19世纪末，法国物理学家亨利·贝可勒尔（Henri Becquerel）发现了放射性现象，即某些元素能够自发地释放出能量和粒子。随后，居里夫妇（Marie Curie 和 Pierre Curie）对放射性进行了深入研究，发现了钋和镭等放射性元素。这让科学家们开始思考，是否存在一种比化学反应更强大的能量来源，可以支撑太阳如此长时间的巨大能量输出。
三、 爱因斯坦的质能方程与核聚变理论的建立（20世纪初至今）
E=mc²： 1905年，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）提出了著名的质能方程 E=mc²。这个方程揭示了质量和能量之间的等价关系：能量（E）等于质量（m）乘以光速（c）的平方。这意味着微小的质量损失可以转化为巨大的能量。这个革命性的理论为太阳能的来源提供了理论基础。
核聚变假说的提出： 结合光谱分析发现太阳主要成分是氢，以及爱因斯坦的质能方程，科学家们开始设想太阳的能量可能来源于氢原子核的结合过程，即核聚变。
理论计算与预测： 科学家们开始研究在极端高温高压条件下，轻原子核如何结合成更重的原子核，并释放出能量。
英国天文学家爱丁顿（Arthur Eddington）： 在20世纪初，爱丁顿是核聚变理论的积极倡导者之一。他基于光谱分析，推测太阳的年龄和光度，并利用质能方程进行计算，认为太阳的能量来源很可能就是氢聚变成氦。他甚至预言了太阳内部正在进行着氢的聚变反应。
“太阳的燃料”的发现： 随着核物理学的深入发展，科学家们逐步阐明了太阳内部的核聚变过程。
质子质子链反应（pp链）： 这是太阳最主要的能量产生机制，尤其是在太阳的中心区域。在该过程中，四个氢原子核（质子）经过一系列步骤，最终聚变成一个氦原子核。在这个过程中，会有极小的质量损失，这部分质量根据E=mc²转化为巨大的能量。
碳氮氧循环（CNO循环）： 在比太阳质量更大的恒星中，碳氮氧循环是更主要的能量产生方式。在这个过程中，碳、氮、氧原子核作为催化剂，参与氢聚变成氦的过程。
中微子探测的验证： 核聚变过程中会产生大量的基本粒子，其中就包括中微子。中微子几乎不与物质发生相互作用，能够直接从太阳内部穿透出来，携带了太阳内部核反应的第一手信息。
中微子探测器的建立： 科学家们建造了地下大型中微子探测器，如意大利的Borexino、加拿大的Sudbury Neutrino Observatory (SNO) 等，试图探测来自太阳的中微子。
“太阳中微子问题”与解决方案： 最初的探测结果与理论预测的中微子数量存在差异，这被称为“太阳中微子问题”。后来通过对中微子振荡现象的研究，科学家们发现中微子有不同的“味”，并且可以在这些味之间相互转换。这解释了为什么我们探测到的中微子数量与预测不同，同时也进一步证实了太阳内部的核聚变理论是正确的。
氦闪与恒星演化模型： 随着对恒星演化模型的深入研究，科学家们还理解了太阳在不同生命阶段的能量产生方式，例如在红巨星阶段，可能会发生氦闪等现象。
总结来说，我们知道太阳发光原理的历程是一个循序渐进的科学探索过程：
1. 基础观测： 从最直观的光和热现象入手。
2. 化学与物理的进步： 光谱学揭示了太阳的元素组成和高温状态。
3. 理论的突破： 爱因斯坦的质能方程提供了能量来源的理论基础。
4. 物理学的验证： 核物理学解释了氢聚变成氦是主要的能量产生机制。
5. 直接证据的获取： 中微子探测器提供了太阳内部核反应的直接证据。
如今，我们对太阳发光原理的理解已经非常深入，能够精确计算太阳的能量输出、寿命以及未来演化。这是一个科学不断进步、理论与观测相互印证的辉煌范例。
网友意见
一步一步来，有空再多写点细节。
1. 测定地球周长
古希腊时的天文学家已经知道地球是圆形了。亚里士多德给出了三项主要的证据：
a. 越向北走，北极星越高，越向南走北极星越低，还能在南方看到一些以前看不到的星。
b. 海上驶来的帆船，最先看到桅杆尖，近一点逐渐能看到船身，最终能看到整个的船。
c. 月食时遮挡月亮的影子边缘是圆形。
埃及的阿斯旺有口很深的枯井，每年夏至的中午太阳会照到井底，说明这时太阳在阿斯旺当地的天顶正中。这口井当时就是个著名的旅游景点。
埃拉托色尼在阿斯旺北边的亚历山大港竖了一根直杆，在夏至这天测量影子长度，计算出亚历山大港的太阳倾斜角大约7度多一点。亚历山大港到阿斯旺的距离是800多公里，因此地球的周长就是800*(360/7)=40000公里左右。
埃拉托色尼当时计算出地球周长为25万斯台地亚，现代人考证的结果，从38000公里到46000公里不等，总之在当时已经是相当精确的结果了。与秦始皇统一中国差不多同时。
可惜后来埃拉托色尼的结果被遗忘了，再之后的测量都偏小，比如哥伦布的航海资料上地球周长大约是18000公里。哥伦布至死都认为他到达的是亚洲的东部边缘，因为从里程上看就是如此。
2. 日地距离
月球从初亏到食既时，走过的距离是一个月球的直径；从初亏到生光时则走过了一个地影的直径。比埃拉托色尼晚几十年的依巴谷观测月全食时发现，如果月全食的角度很正，那么这两者的时间之比是1:3，因此月球直径是地球的1/3(实际是1/4多一点)。他的错误在于，虽然太阳离地球很远，但不是无穷远，太阳光在这里不能作平行光考虑，因此在月球轨道处的地影宽度不等于地球直径，而是比地球直径细一些。
依巴谷还算出月地距离是地球半径的60.5倍(实际是60.3倍)，太阳直径是地球的12倍(实际是109倍), 日地距离是地球半径的2500倍(实际是23500倍). 依巴谷用到的几何原理没有问题, 主要是他的观测精度有限.
ps. 三角函数一般认为也是依巴谷发明的，发明三角函数的目的就是作天文计算。
更精确的日地距离可以用金星凌日法来计算, 所谓凌日就是水星或金星在太阳前面经过, 会看到太阳上有个小黑点。原理稍微复杂些, 不过有中学几何知识就能看懂. 根据1769年金星凌日的观测数据, 法国天文学家
杰罗姆 · 拉朗德计算出日地距离为1.53亿公里(现在的数据是1.496亿公里).
3. 太阳大小和体积
有了日地距离很容易计算. 太阳的视角大概0.53度, 因此太阳直径为
，体积为。
4. 地球质量
卡文迪许用扭秤实验测得了万有引力常数，不用介绍了吧？进一步得到了地球质量大约为。
5. 太阳质量
根据开普勒的行星运动定律可以算出太阳质量。行星运动周期可以表示为：
，其中是轨道周期，a是轨道半长轴，G是万有引力常数，M是太阳质量。现在除了太阳质量之外的数据都有了，可以算出太阳质量是。
6. 太阳常数
根据单位面积上的太阳光强度可以计算出太阳辐射的总能量。最简单的办法就是用太阳能加热水，测量水的温度变化。1837年左右测得的太阳常数是现在的一半左右，因为没有考虑空气对太阳辐射的吸收。1902年左右
查理斯 · 艾博特测得的数值是，已经和现在的值很接近了。前面有日地距离为1.5亿公里，因此以日地距离为半径的大球总表面积为，再乘以太阳常数，可得太阳辐射的总功率为。
7. 如果是化学能，太阳能维持多久？
前面有太阳质量是，假设太阳全部由煤组成，煤的燃烧热按计算，这些煤的总燃烧热为，不考虑氧气之类。除以前面的太阳辐射功率，可得这样的能量输出强度能维持，也就是大约5200年。如果是其他形式的化学能，数量级也不会差多少。
8. 地球的年龄
以前人们长期认为地球年龄只有几千年, 比如牛顿曾经根据圣经计算出地球年龄有6000年多一点, 和牛顿差不多同时代的爱尔兰首席主教詹姆斯 · 乌瑟甚至精确算出上帝创造世界是在公元前4004年. 后来对地质学、古生物学的研究逐渐指出, 地球的历史远远不止几千年, 上万年, 至少也有几百万年到几亿年. 这就和前面太阳靠化学能只能发光发热几千年的结果相矛盾.
****** 本段感谢
Close Tony的指正 ******
放射性元素的衰变则为地球年龄的测量给出了可行的方法. 有些矿物比如锆石，晶体结构决定了它在形成过程中会有少量的铀混入，而铅是不会混进来的。而铀会衰变成铅，因此这些矿物中微量的铅应该完全是铀衰变的产物，精确测量铀和铅的比例就能得到矿物所在岩石形成的时间。居里夫人的年代已经初步知道地球年龄至少有几亿年。1953年, 克莱尔·帕特森用质谱法精确测量陨石中的铀/铅同位素含量, 得到地球年龄为45.5+/-0.7亿年。因此，太阳的能量不可能是由化学能提供的，除了核能没有其他的解释。
顺便说一下，帕特森是位大英雄。他发现到处都有铅，给实验带来很大误差，于是他发明了超净室。然后他到世界各处采样化验，发现地球上哪里都有铅，但深海里的铅比浅海里少很多，说明铅可能是比较晚近时才扩散到全球的。再到格陵兰、南极等地的冰层钻探，检测结果显示冰芯里的铅基本是从工业革命开始才有的，从1923年开始大幅度增加。原因很明显，作为汽油添加剂的四乙基铅是1923年发明的。
这时帕特森有大麻烦了，作为地质学家，科研经费都是石油公司们赞助的。四乙基铅的事曝光以后，他的经费全被砍了。帕特森又和石油巨头们斗争了几十年，终于成功废止了四乙基铅。
9. 太阳的产能途径
根据对太阳光谱的分析，太阳表面成分主要是氢和氦，还有很少数的其他元素。事实上全宇宙差不多都是这个比例，75%的氢，25%的氦，极少量其他元素。也就是说，太阳的能量要么是从氢，要么是从氦来的。1930年前后，爱丁顿、伽莫夫等人提出了太阳的核聚变模型。当时的科学家们提出了两条可能的反应途径：
a. 两个质子先碰在一起，经过一段时间，其中一个质子衰变成中子，放出一个正电子和一个电子中微子，于是形成一个氘核。氘核再和一个质子碰在一起形成一个氦3核。
然后有三种可能的路径：pp1. 两个氦3核碰一起，变成一个氦4核，再放出两个多余的质子。
pp2. 一个氦3核碰到一个氦4核，变成一个铍7核，铍7核与一个电子再碰一起变成一个锂7核和一个电子中微子，锂7核再碰到一个质子，变成两个氦4核
pp3. 铍7核直接与一个质子碰一起，变成一个硼8核，硼8核衰变成一个铍8核，并放出一个正电子和一个电子中微子。然后铍8核分裂成两个氦4核。
所有三个途径最终的结果是一样的，四个质子聚变成一个氦4核，放出两个正电子和两个电子中微子。pp3在太阳的能量来源里只占千分之一，但它非常重要，因为pp3过程中放出的电子中微子能量很高，因此比较容易被检测到。
b. 碳12碰到质子，依次变成氮13、衰变成碳13、再碰质子变氮14、再碰质子变氧15、衰变成氮15、再碰质子变成碳12加氦4。这个过程叫碳氮氧循环，总的反应一样是四个质子聚变成一个氦4核，放出两个正电子和两个电子中微子。碳氮氧循环在太阳上比较不重要，越大的恒星则碳氮氧循环的比例越高。
以上的反应途径是科学家们经过大量的计算和仿真得到的，可不是一拍脑门瞎编的。下面就说如何验证。核反应中释放的能量大部分以高能光子的形式释放，极小部分则由中微子带走。高能光子在致密的太阳核心区域会不断地被吸收再释放，再吸收再释放，需要几百万年才能到达太阳表面，能量不断降低，最终变成我们看到的太阳光。
但是中微子则很难与物质发生相互作用，会直接穿出太阳，要几光年厚的铅才能把中微子挡住，因此我们可以直接检测到太阳核心释放的中微子。
某些原子核，比如氯37，有稍微大一点的概率与pp3反应途径的高能中微子反应，生成氩37和一个电子。用含大量氯的液体就可以捕捉到几个中微子。60年代按这个原理在美国建立了一个探测器，用了几百吨四氯乙烯，结果探测到的中微子只有理论计算值的1/3左右。
可能的解释有两个，要么太阳内部核反应的模型是错的，要么太阳核心产生的电子中微子在来到地球的半路上发生了振荡，变成了另外两种，子中微子和子中微子。
1999年在加拿大的萨德伯里建成了另一个中微子探测器，能探测到全部三种中微子，这三种中微子的总数加起来与太阳内部模型的计算值，完，全，符，合。
萨德伯里的主任因此获得了今年的诺贝尔物理学奖。
如果题主还想知道得更具体些，随便找本天体物理方面的书，里面都会有。
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