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要了解太阳,我们需要跑到地底下去......

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艺术家笔下的太阳

数十亿年来,每一天清晨太阳都照常,照耀大地。太阳距离我们有1.5亿公里远,但它仍然如此明亮,以至于我们根本无法用肉眼直视太阳的光辉。在太阳表面,温度超过5500摄氏度,足以熔化金属,任何探测器都必须避免过于靠近太阳,以免遭受破坏。

换句话说,太阳几乎就是一个温度高的难以置信,我们根本无法近身的大火球。但这并不意味着我们没有办法对太阳开展研究。

光的秘密

事实上,我们有很多非常精巧的方法,不仅可以研究太阳,甚至可以对夜空中那点点繁星开展研究。到今天,我们已经知晓有关恒星的很多知识,但我们究竟是怎么办到的?

首先,我们要借助的是光。我们或许不能用肉眼直视太阳,但科学仪器可以。正如你可能已经知道的那样,我们所看到的的“白色光”实际上是由很多单色光混合后的产物,如果我们使用三棱镜,我们就能把这些单色光分离开,从深红色一直到紫色,就像一道彩虹。

时间退回到1802年的英格兰,一位名叫威廉·海德-武拉斯顿(William-Hyde-Wollaston)的科学家正在对太阳光开展这样的实验。然后他注意到一个奇怪的现象:在太阳光分离出的单色光谱中,有一些细细的黑线。

科学家们很快便意识到这些暗线代表的是这一区域的颜色缺失了。之所以这些颜色会缺失,是因为太阳上或者太阳附近的某些元素会吸收特定波长的光。因此鉴定光谱中的这些暗线分布与特征,就能够对应鉴定出太阳上的元素成分,比如氢、钠和钙等等。

这种方法真是聪明、优雅而简单,它或多或少可以说是一下子将一把开启恒星研究大门的钥匙交到了人类的手里。然而,正如英国牛津大学的物理学家菲利普·普德萨多瓦斯基(Philipp-Podsiadlowski)所指出的那样,这种方法存在着天然的局限性。他说:“这种方法只能告诉你太阳表面的成分是什么,但你对于太阳的内部成分仍然一无所知。”

那么太阳内部的成分究竟是什么?了解这一点或许将有助于我们揭开太阳获得如此巨大能量的来源之谜。

“超级神冈”探测器内景,这是一个巨大的地下中微子探测器

在地下深处研究太阳

人类对于太阳为何能够产生如此强大能量的最初认识大致开始于20世纪初期,当时核物理学家们意识到,如果两个氢原子合并形成氦原子,在这一被称作“核聚变”的过程中将会释放出巨大的能量。由于观测显示太阳富含氢和氦,似乎在提示科学家们,它巨大的能量来源或许就与氢原子的核聚变反应有关。科学家们现在急需找到证据证明这一点。

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