太阳

太阳是一个由气体组成的炽热球体，其核心部位的核聚变反应将氢转变为氦，导致太阳内部温度可以超过2000万开尔文。因为来自内部核心的辐射被太阳表面的氢原子层强烈吸收，所以其并不可见。但通过对流，热量可以穿越该氢原子层^{[Hanasoge2012]}。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

太阳的表面称为光球层，温度约6000K，十分接近黑体（见图)。为简单起见，我们通常在细致平衡计算中使用6000K的光谱，但5762±50K^[Backus1976] 和5730±90K^{[Parrott1993]}则更能精确的拟合太阳光谱。在太阳被分类为恒星时，天文学家则使用5778K。在本教材中，为保持一致，我们将使用5800K的近似值。

Sun Radiation Calculator

T (K)

λ_peak (µm) H (W/m²)

使用上面的方程式，在温度为5800K时，可以得出太阳表面的光度H_SUN为64x10⁶W/m²。太阳所发出的总功率可以用发射功率密度乘以太阳表面积来计算得出。当太阳的半径为695x10⁶m^[Emilio2012]时，可计算得出其表面积为6.07x10¹⁸m²。因此，太阳所输出的总功率为64x10⁶乘以6.09x10¹⁸，等于3.9x10²⁶瓦特。考虑到全世界的能源使用量仅为16TW，这显然是十分巨大的功率。

                                 来自SOHO的太阳当前图像（每隔几个小时更新一次）。

太阳所发出的总功率不是由单一波长组成，而是由许多波长，因此在人眼中呈现出白色或者黄色。这些不同波长的光可以通过光线穿过棱镜所观察到，或者水滴，如我们所见到的彩虹。不同的波长显示出不同的颜色，但并不是所有的波长都能被人眼观察到，因为有些是“不可见”光。

References

1. S. Hanasoge, T. Duvall and K. Sreenivasan, “From the Cover: Anomalously weak solar convection,” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 109, no. 30, pp. 11928 - 11932, 2012. https://doi.org/10.1073/pnas.1206570109
2. C.E. Backus, “Solar Cells,” IEEE, 1976.
3. J.E. Parrott, “Choice of an equivalent black body solar temperature,” Solar Energy, vol. 51, pp. 195 - 195, 1993. https://doi.org/10.1016/0038-092X(93)90096-7
4. M. Emilio et al., “MEASURING THE SOLAR RADIUS FROM SPACE DURING THE 2003 AND 2006 MERCURY TRANSITS,” The Astrophysical Journal, vol. 750, no. 2, pp. 135, 2012. https://doi.org/10.1088/0004-637X/750/2/135