太阳的主要成分 太阳内部富含氢和氦,科学家们是怎么知道的?

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没有太阳,地球上就不会有生命。这不是一个说法,而是一个事实,我们都应该意识到这一点。
几十亿年来,是太阳将太阳系维系在一起,并对迄今为止人类已知的所有重大天文现象负责。然而,我们对我们最亲密和最重要的宇宙邻居知之甚少。
当我们坐在沙滩上沐浴阳光时,我们很少问自己这个巨大的火球里发生了什么。
好吧,如果你对太阳内部很好奇,那么你来对地方了,因为这篇文章会探索太阳内部的很多秘密。

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太阳的化学成分
太阳是一个由热气组成的巨大球体。就目前的元素而言,太阳由两种主要气体组成——氢和氦,前者约占太阳质量的71%,后者约占其质量的27.1%。
碳、氮和氧是这颗恒星中发现的相对较重的元素,它们的综合丰度约为1.5质量%。剩下的0.5%由硅、镁、氖、铁、硫等重金属元素组成。

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图片:太阳能结构
太阳能层
为了获得尽可能多的信息,科学家们用多种方法研究了太阳,包括地面望远镜和卫星。为了简单起见,他们通常把太阳分成六层。
光球层是我们可以直接观察到的最深层。粒子和气泡覆盖了光球层的大部分。色球层是光球层的下一层,也是太阳耀斑的来源。
下一层是日冕,肉眼看不见,但可以用日冕望远镜观察到。这些层构成了肉眼可见的区域。

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核心是太阳最里面的区域,所有的能量都是由核反应产生的。自然,它富含氢和氦。辐射带位于地核和对流层之间,充满宇宙射线和高能光子。
对流层从大约20万公里的深度延伸到恒星的可见表面。光子在对流层表面产生。这个顶层被称为光球层。
我们如何确定太阳的组成?
白光通过棱镜,会分裂成七种构成颜色(彩虹的七种颜色),俗称光谱。
德国验光师约瑟夫·冯·夫朗和斐使用一种叫做分光计的特殊仪器在太阳下进行类似的实验,他在光谱中发现了黑线。

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图片:弗劳恩霍夫光谱仪
人们很快意识到,这些黑线代表光谱中缺失的颜色(更具体地说,波长),而这些缺失的颜色是由于太阳内部和周围的元素吸收了这些特定波长的光。
每种元素吸收光谱中特定的波长,对应于其原子中发生的电子传输。
所以这些黑线表示某些元素的存在,比如氢、钙、钠,因为它们代表了这些特定元素的吸收波长。
这是一项非常简单有效的技术,为开发更先进的测量太阳能组件的仪器奠定了基础。然而,这种方法也有其局限性。它只告诉我们太阳表面的成分,而没有告诉我们太阳核心的成分!

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那么,核心呢?
来自太阳核心的辐射主要由粒子组成,如中微子,它们在太阳表面发出的光的背景下运动,因此它们不能被标准的光谱设备检测到。
所以有日本神冈的神冈天文台等带有极其灵敏的光传感器的特殊仪器,用来识别这些粒子。

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