科学家是怎样研究太阳的，太阳那么热，难道只是靠望远

人们当然是不可能达到太阳的，主要是依靠地面上的观察，比如通过透镜测量出最高温度可以到达4000度，所以，太阳表面温度应该在这个温度以上。还有，是通过温度与色温的关系来推算出太阳表面的温度。至于太阳内部的温度，主要是根据热核反应的温度来推断的。

既然太阳又远又热，科学家怎样研究太阳？

太阳是离我们最近的恒星，它不断给地球上的生命提供能量来源。虽然太阳远在1.5亿公里之外，我们没有直接探测过太阳，但通过一系列方法，天文学家能够知道太阳的温度和元素组成。

在太阳的最中心，温度超过1500万摄氏度。而在太阳的外边缘——日冕， 那里的 温度也能超过100万度。由于这种极端温度，我们很难直接对太阳进行探测。但经过多年的间接的观测，人们对于太阳的一些特征已经有所了解。

太阳可以简单地分成两大部分，第一部分是太阳的实际结构，而第二部分则与太阳的大气层有关。这些都有助于我们了解太阳的一些情况，包括它的大小、组成和寿命。

在自身巨大重力的挤压下，太阳核心具有极端的密度、温度和压力。太阳核心的密度可达162克/立方厘米，温度超过1500万度，压力超过3000亿个地球大气压。在这种极端环境中，氢原子核能够互相碰撞发生核聚变形成氦原子核，从而释放出大量的能量，这是太阳的能量之源。另据估计，太阳核心约为太阳半径的五分之一至四分之一（太阳半径约70万公里）。

这部分区域约占太阳半径的45%，核心区域产生的伽马光子会在这里会被原子核不断吸收和再发射，光子被四处反弹，无法直接向太阳表面传播。由于这种随机游走的现象，太阳内部的光子需要上万年甚至十几万年的时间才能传播到表面，尽管这点路程最初用光速只需3秒就能走完。

这是太阳物理结构的最外层，大约占太阳半径的30%。在对流层中，巨大的热气柱上升到太阳的表面，就像沸腾的水上升到热锅的表面一样。

这是我们通过肉眼能够看到的太阳区域，它从太阳的表面一直向外延伸400公里。可见光在这一层能够自由传播，它们的离去将会带走太阳的能量，从而照亮地球。

这一层位于太阳表面上方400公里至2100公里，其温度要比下方的光球层高了几千度，顶端的温度可达2万度。在日全食期间，明亮的光球层被遮住，色球层的彩色闪光就能显示出来。

日冕

这一层是太阳大气的最外层，但这里的温度极高，可以超过100万度。虽然这里的温度极高，但由于密度非常低，热量有限，所以NASA的帕克太阳探测器可以飞到里面进行探测。

那么，天文学家如何知道太阳各层结构和组成的呢？

答案在于光谱分析。在上个世纪初，天文学家还没有办法来确定太阳究竟是由什么构成，太阳的能量来源是怎样的。随着物理学的发展，人们认识到任何的原子都会有特殊的吸收和发射光谱，通过光谱分析，可以确定元素的组成。

在爱因斯坦提出质能方程之后，人们认识到了物质所蕴含的巨大能量。爱丁顿最早提出，太阳的能量来源是氢核聚变。按照目前的估计，已经“燃烧”了46亿年的太阳还能再继续发生氢核聚变长达50亿年。此后，太阳会演变成红巨星，最后核心坍缩成白矮星。如果地球能在太阳的最后阶段幸存下来，地球再也不会是适合生命生存的星球。

关于太阳光照射获取电能科学家提出了怎样的设想？

1968年，美国科学家彼得·格拉泽博士提出一个大胆而天才的设想，既然人造卫星能利用太阳光照射获取电能，那么是否可以利用卫星建立起太空电站，而向地面输送电能呢！

这个设想无疑具有相当大的xx力。因为，在宇宙空间利用太阳能，要比在地球表面利用太阳能条件优越得多。首先，由于地球的自转，地球表面总有背朝太阳的一面，一天中将近一半时间无法充分利用太阳能，而宇宙空间基本没有白天黑夜之分，即使有阴影，也是很短一段时间。其次，太阳光穿过大气层到达地球表面时，辐射强度已经大大减弱，到达地面的阳光，又有相当一部分被反射回去。据专家推测，在宇宙空间接收的太阳能要比在地球上至少多4倍以上。在太空建电站，不用考虑位置问题，不像在地球上会受到纬度、地理环境、云层等的影响，这也是太空电站的优势之一。况且，太空电站无需蓄能设备，可以源源不断地向地球输送电能，如果在太空中建起足够数量的太阳能电站，地球将会成为一个让煤和石油走进燃料博物馆的无烟世界，这是多么诱人的前景啊！

当然，设想要变成现实，需要经过艰苦的努力。但设想并不等于幻想，人类已经把太阳能电池送上了太空，已经掌握了一定的空间技术，建造太空电站并非天方夜谭。

目前，已经有几个xx提出了设计方案。方案之一就是在地球同步轨道上建立大型卫星发电站。在这个轨道上，卫星绕地球飞行一圈的时间正好与地球自转一周的时间相同，所以可以用它把收集到的太阳能转换成电能，再通过微波发生器24小时不停地传给地面接收站。

由于现在太阳能电池的光电转换效率不高，一般不超过20%，所以建立大型太空电站的材料数量是相当可观的。据计算，建一座发电能力8000万千瓦的空间电站，要装配几百亿个电池片，64平方公里面积的太阳能电池板，2平方公里的输送天线，整个电站的重量数以万吨！把这样一个庞然大物发射上去并建造起来真是谈何容易！专家们的方案是采取化整为零的办法，用航天飞机往返于地球和太空，把零部件一个个运送到3万多公里高的卫星轨道进行组装，这绝对是一个史无前例的巨大工程！

太阳能电池的效率虽然目前还不太高，但它的问世毕竟给人们带来了希望。本世纪70年代，美国发射的空间实验室，就已带有近15万个小型太阳能电池，可发电11.5千瓦。近年来，科学家们不断地研究提高太阳能电池光电转换率的办法，预计到21世纪初，太阳能电池的光电转换率可普遍提高到30%以上，重量可以减少为原来的1／3。跨世纪的太空电站已经成为一些xx开发宇宙的蓝图。

太阳的能量哪里来——科学家揭开奥秘

太阳是一个巨大的取之不尽的能源库，无时无刻不在向四面八方放射光和热。它每年仅是投射到地球上的热量，就相当于燃烧90万亿吨煤。太阳的这些能量是怎样来的呢?有很长一段时间,这个问题一直没有人能作出满意的回答。因为要搞清太阳光芒四射的原因,最可靠的方法是到太阳上去取一些东西进行化学分析。但这根本办不到，因为地球距太阳有15亿千米,别说飞不到太阳上去，就是能飞到,还没等你挨近它,你就已经变成灰烬了,因为太阳表面的温度高达6000摄氏度。

所以直到1825年有一位叫孔德的法国哲学家说:“想知道太阳的化学成分是不可能的。”不过孔德不是一个高明的哲学家,在他死后不到三年的1859年，德国化学家本生和物理学家基尔霍夫就发明了一种光谱分析方法,从太阳的光谱中可以在地球上就测出太阳上有什么元素。他们从太阳光谱中知道,太阳上有钠、铁、氢、钙、镍等许多元素。可是这些元素地球上也有,为什么不能像太阳一样发亮光、“发高烧”呢?问题还是没有搞清楚。

有些人设想过,太阳上也许是有许多煤在燃烧,但是按照太阳每分钟所发出的热量进行计算,即使太阳是整块大煤炭,这么不断地燃烧、发光、发热,也只能烧5000万年,可太阳的年龄按当时的科学家推算,已经是2200万年,所以肯定太阳的能量不是由煤燃烧发出的。此外说太阳的年龄已有2200万年,是按德国科学家赫尔姆霍茨根据太阳发热是它本身不断收缩引起的这个假说推算出来的,这一点后来也有人怀疑,因为1935年英国科学家霍姆斯已用地球上最古老的岩石测出,地球的年龄就至少有35亿年。地球是太阳的行星,岂有“儿子”比“老子”的年龄还要大的道理?所以太阳为什么能发光发热的问题似乎变得更加神秘莫测了。

1919年,在没揭开太阳能的奥秘之前,英国物理学家卢瑟福第一次用人工实现了原子核反应。他试验把一种叫粒子的射线打进别的原子核内,看看会发生什么变化。结果意外地发现,每秒钟达到上万千米的高速的a粒子打入别的原子核内时，能产生新的原子并放出极大的能量。如粒子打进铝原子核内后,铝竟变成硅，并放出比燃烧同量的煤大70万倍的能量。

这一成果给揭开太阳能的奥秘提供了非常有利的线索,科学家想:既然核反应能放出如此大的能量，那么太阳上的能量是不是也是核反应引起的呢?因为太阳表面温度高达6000摄氏度,燃烧煤肯定达不到这么高的温度。而太阳上的各种原子在极高的温度下,外层的电子都脱离了原子核,原子核以极大的速度相互碰撞,完全有可能发生核反应。

1938年,美国的贝特和德国的魏札克终于证明,太阳能是由氢而来，但不是氢和氧燃烧时产生的光和热，而是氢原子核在高温高速运动条件下产生聚合成为氦元素的核反应引起的。在这种核反应中,1克氢全部变成氦所放出的能量(4个氢原子聚变成1个氦原子)可以使400吨冰变成蒸汽,而1克氢和氧燃烧只能使47克冰变成蒸汽。说明太阳上的热核聚变反应放出的核能比化学反应放出的化学能高850万倍。太阳能的奥秘终于揭开了。据计算，太阳上的氢聚合成氦的热核反应已进行了50亿年,以后至少还能继续50亿年。

科学家们将利用什么技术来研制新一代的太阳能电池？

在这30年内，科学家们将利用塑料纳米技术来研制新一代的太阳能电池。像普通电池一样，这种电池的两头是两个电极，其厚度仅有头发丝那么薄，但却可以提供0.7伏的电压。它的关键是把太阳光能量先储存在电池内，然后再嵌入塑料薄膜的表面，制作成太阳能发电薄膜。这种太阳能发电薄膜成本很低、转换效率又高，可以有多种用途。

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