太阳的温度与化学成分是如何知道的

太阳离我们那么远，我们也不能像量体温那样拿一个温度计去测量它的温度，也无法到太阳上取一些物质来到化学实验室做化学分析，科学家们是如何知道太阳的温度与化学成分呢？

普朗克

到了科学已经很发达的年代，每一项科学上的新成就都提供了人们对太阳的进一步了解。牛顿力学让人们计算了太阳的质量与离地球的距离。热力学、光学上的成就更打开了人们对自然界的进一步认识；特别是人们掌握了光谱分析这项科学技术，大大促进了对宇宙的科学研究。人生活在小小的地球上，浩瀚无际的太空给我们的信息就是靠它们传递过来的光，更准确一点说，靠它们传递过来的大大小小不同波长的电磁波。

首先，太阳的光谱分析让人们得知了太阳的温度与它包含的化学成分。

原来一物体发的光，可分为两种。一种是组成物体的分子杂乱无章的运动发出的电磁波，分子作杂乱无章的运动，称为热运动，热运动所发出的光称为热辐射。

从日常生活中我们知道，一块碳或一块铁温度比较低时，发出的是红光，温度越高，发出的光越白越青紫。19世纪末20世纪初，物理学家对热辐射规律进行了很多研究。用分光镜将不同频率的电磁波分开，测出其强度（一定时间辐射到一定面积上的能量），以强度为纵坐标，频率为横坐标，可以画出曲线图，这些电磁波中，有些是人的眼睛能看到的，为可见光；有些人眼不能看到，如紫外光与红外光，人眼能感受到的电磁波其实只是电磁波中很小一部分，不能看到的，可以用其他仪器测量到。

紫外光灾难

实验上画出了热辐射曲线，人们总是希望在理论上能解释实验的结果，希望从理论上计算出这样的曲线来。当时的电磁场理论已经非常完美，计算并不困难。但是用经典的电磁波理论计算出来的强度随频率变化的曲线如图中的实线所示，而实验所得的曲线如图中虚线所示，只有在频率比较小的区域两者相符，在频率比较大的部分，也就是紫外光的部分很不相同，这个矛盾在科学发展史上称为“紫外光灾难”。

理论与实验不符，说明了物理学理论将有一个飞跃。“紫外光灾难”就是导致经典物理学向近代物理学过渡的一个里程碑。德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时，提出了能量子假说，也就是说，光的能量是有最小的单位的，只能是它的频率的整数倍，倍数就是以他命名的普朗克常数。从而在理论上计算了黑体辐射能量随频率分布的曲线，与实验结果完全相符；能量子假设为20世纪物理学的发展做出了卓越的贡献。图中（A）是一个温度为5800K（K表示绝对温度，也就是把日常用的摄氏温度的零下273摄氏度作为零度）的物体发出的连续光谱，（B）是一个温度为10000K的物体发出的连续光谱。温度越高，频率高的光强度越大。（A）图的光谱就是太阳光谱，可见光的部分“红橙黄绿青蓝紫”混合在一起就是我们看到的白光。从太阳的光谱我们就知道太阳的表面温度为5800K，这只是表面温度，太阳内部的温度要高得多。

连续光谱与温度关系

热辐射光谱是连续光谱，各不同元素还因分子的不同结构发射分子光谱，这种光谱是线状光谱，不同的元素能发出不同的特征光谱线，因而从各种特征谱线就能知道发光体包含什么化学成分。对太阳光谱线研究的结果，知道太阳中氢（H）含量最多，按重量计，约占太阳物质的80%；其次为氦（He）。再有就是碳（C）氮（N）氧（O）等，重元素铀等就微乎其微。