太陽的表面看起來像是翻滾的巖漿一樣,比如下圖這樣:
太陽的溫度極高,它的表面溫度平均可達5500 ℃。在這么高的溫度下,無論是自然材料,還是人造材料,它們都無法保持固態(tài)。人類已知熔點最高的材料——五碳化四鉭鉿,也是一種人造材料,它的熔點不到4300 ℃。既然太陽的溫度這么高,組成太陽的物質(zhì)狀態(tài)會是液態(tài)的嗎?
關(guān)于這個問題,先來了解一下太陽的組成。太陽最初是從星云中形成而來,而星云的主要成分為氫和氦分子,另外還包含其他一些物質(zhì)。在太陽的物質(zhì)組成中,氫的質(zhì)量占比可達73.5%,氦的為24.9%。
由于太陽通過氫核聚變產(chǎn)生巨大的能量,整個太陽變得非常熱。在高溫下,氫和氦原子無法保持中性狀態(tài),它們的外層電子獲得能量之后變得不受原子核束縛,成為游離狀態(tài)。氫和氦的物質(zhì)狀態(tài)不再是我們所熟知的三種狀態(tài)(氣、固、液態(tài)),而是第四態(tài)——等離子態(tài)。但總體上,太陽保持電中性,只是帶正電的離子和帶負電的自由電子在高溫下無法互相結(jié)合。
事實上,普通物質(zhì)燃燒形成的火焰也是等離子體。只不過太陽的燃燒并非是氧化還原反應(yīng),而是氫核聚變。
越靠近太陽的核心,太陽的密度會變得越來越高,因為引力坍縮效應(yīng)越來越強。太陽的平均密度并不高,只有大約1.41克/立方厘米,僅為地球平均密度的四分之一。但太陽的核心密度極高,可達162克/立方厘米,相當(dāng)于地球核心密度的12.5倍。
在致密的太陽核心區(qū)域,獲得巨大能量的氫原子核將會互相碰撞,發(fā)生核聚變反應(yīng),生成氦原子核,同時還會釋放出伽馬射線和中微子。能量極高的伽馬光子穿過太陽的內(nèi)部,加熱整個太陽,使太陽的溫度變得很高。伽馬光子最終會抵達太陽的表面,其中一部分會成為可見光被釋放出來,讓我們可以看到太陽,也能感受到太陽的熱量。