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太陽的光線可以照射到多遠?

我們在地球上能夠感受得到太陽的光線和溫暖,得益於從太陽發出的電磁波攜帶的能量,透過熱輻射的形式傳遞到地球的大氣層,然後再透過空氣的熱傳導、熱對流、熱輻射3種相互結合的方式,最終將熱量帶到地面。懸掛在夜幕中的星星,我們雖然感受不到熱量,但卻能夠觀察到它們,原因也和太陽一樣,來自光源發出的光線,最終被眼睛所捕捉,繼而透過眼球的結構將像成在視網膜上,再透過視神經將這些光刺激訊號傳遞到視神經中樞。因此,我們能否看得到光線,主要的因素就是光線能夠引起我們眼睛的光刺激訊號。

太陽的光線可以照射到多遠?

恆星之所以能夠發光,其能量來源於內部的核聚變。每顆恆星的誕生,都是依靠吸聚所在區域星際氣體和塵埃物質這樣的程序,原來所在區域的星際物質越多、密度越大,則最終所形成的恆星質量就會越大。在這些星際物質因引力作用逐漸發生聚集和坍縮的過程中,一方面使得核心區的質量越來越多,另一方面星際物質的部分重力勢能會轉化為動能,同時加上坍縮過程中物質的不斷摩擦和碰撞,核心區的溫度和壓力也逐漸提升。當溫度達到700萬攝氏度、壓力幾百億個大氣壓時,在量子隧穿效應的作用下,一部分恆星組成物質氫原子中的質子,就會突破原子間庫侖力的排斥,順利進入另外一顆原子核內,從而聚合形成氦原子,這樣恆星中的質子-質子鏈式反應就形成了,在此過程中釋放出一定量的伽馬光子、中微子和能量。

太陽的光線可以照射到多遠?

其中因核聚變所產生的伽馬光子,在恆星內部會經歷著被不斷被吸收和重新釋放的諸多次過程,每經歷一次,其能量則會相應減少一部分。從太陽表面發生的光線,是由不同頻率的光子所組成,也就是說由攜帶不同能量的光線所組成的複合光,出現這樣的結果,就是不同的伽馬光子,所經歷的被吸引和重新釋放的歷程不同所致,那些很短時間內就“跑”到太陽表面的光子所攜帶的能量就很高,最終形成伽馬射線;而被反覆“踢皮球”的光子有可能經過30多萬年才能從內部逃逸到太陽表面,最終形成能量最低的無線電波。

太陽的光線可以照射到多遠?

而我們人眼所能看到的光線,實際上只是太陽光線中的很小一部分-可見光。幾千光年外的大質量恆星我們或許能夠用肉眼能夠捕捉它們發出的光線,而那些來自更加遙遠的星系,比如仙女座星系,距離地球250多萬光年,我們在夜空中也能夠看得到,原因就在於它已經不是單一的恆星,而是許許多多恆星的組合體,在地球上看來變成了一個光點而已。即使是一個星系,如果超出了300萬光年,我們用肉眼也沒有能力再觀察得到它們了。但是,如果藉助天文望遠鏡,我們就可以延長肉眼的可視能力,幾億光年、幾十億光年外的恆星光線,我們也有捕捉得到的可能。如果我們拓展一下太陽光線的範圍,也就是跳脫可見光的範疇,那麼藉助專門的天文望遠鏡,我們還能夠發現一些距離更遠的恆星。

太陽的光線可以照射到多遠?

由於恆星的光線是由不同能量的光子所組後而成,那麼如果在光線的傳輸過程中,沒有遇到可以吸收、折射、反射、衍射等使光線的能量或者傳輸方向發生改變的物質,那麼理論上光線就可以無限遠地傳輸下去。另外,這裡還涉及一個前提,那就是光線必須是集中定向發射的,否則會產生照射面積的逐步擴大,能量密度會隨之降低,這也是電磁波真空衰減的直接原因,並不是說光線在真空中能量發生衰減,而是來自恆星的光線是向四面八方發散的,隨著傳播距離的增加,能量密度會逐漸減小。在太陽系內,那些距離太陽較遠的行星,比如天王星、海王星,其表面溫度非常低,主要原因就是太陽光是向宇宙空間的各個方向傳輸的,當達到遠距離行星時,電磁波真空衰減得非常厲害,行星上單位面積接收到的太陽輻射能量已經變得非常小了。

太陽的光線可以照射到多遠?

最後,我們以人眼可以直接觀察的角度,來看看太陽距離我們多遠,我們就看不到它。這就涉及到目視星等的概念,也就是用肉眼看到的星體亮度,它與星體的絕對星等之間存在著一個對應關係,即m=M-lg(L0/L),其中m為目視星等;M為絕對星等;L0是一個固定值,代表10秒差距,即32。6光年;L為星體與地球的距離,這裡面m和M的值越小,代表星體的亮度越大,理論上人眼所能看到的最高目視星等為6。0,也就是說目視星等如果大於6,那麼我們在地球上就無法看到它。

太陽的光線可以照射到多遠?

我們將太陽的絕對星等M=4。83、人眼所能看到的太陽目視星等最高值6。0代入上述關係式,則可以計算出在這種狀況下,當太陽與地球的距離大約為540光年時,我們就就看不到太陽的存在了,當然此時我們藉助望遠鏡同樣可以捕捉到來自太陽的光線。

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