理论教育 太阳金属性的发现及其重要性

太阳金属性的发现及其重要性

时间:2023-07-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:“太阳富含钙和铁等金属元素”这一发现意义重大,因为这些金属元素在地壳中的含量也是相对丰富的。但佩恩认为,物理学家们错误解读了这些和太阳有关的数据。佩恩的研究成果促成了金属性概念的诞生:所有恒星的主要构成元素都是氢和氦,以及数量很少的金属元素。参考阅读//No. 92 宇宙大爆炸理论,第188页恒星的外表千差万别:红超巨星的体积比太阳要大上1000倍,而沃尔夫·拉叶星的温度比太阳要高上30倍。

太阳金属性的发现及其重要性

太阳里面是什么

20世纪早期,物理学家们觉得他们已经了解了太阳的化学构成。根据学界的一致观点,太阳的化学构成大致上和地球是相同的。20世纪20年代中期,塞西莉亚·佩恩(后来被称为佩恩-加波施金)提出了一个不同的观点,永远改变了天文学界和物理学界看待可见宇宙的方式。

19世纪,威廉·海德·渥拉斯顿和约瑟夫·冯·夫琅和费发现,阳光分解成类似彩虹光谱时,会被一系列黑色细条纹所干扰,就好像阳光在从太阳发射到地球的过程中,丢失了它特定的颜色(波长),而在光谱中留下黑色条纹一样。

19世纪后期,古斯塔夫·基尔霍夫和罗伯特·本生为上述现象找到了一个解释方案。他们在实验室里加热各种物质,由此确认了某些特定的化学元素会释放(和吸收)精确知道波长的光。如果在太阳的大气层中发现了上述特定的化学元素中的一些元素,而它们可以吸收特定波长的阳光,那么“丢失”的阳光就可以解释清楚了,而物理学家们也渐渐接受了这一说法。“太阳富含钙和铁等金属元素”这一发现意义重大,因为这些金属元素在地壳中的含量也是相对丰富的。

但佩恩认为,物理学家们错误解读了这些和太阳有关的数据。在20世纪20年代早期,她和梅格纳德·萨哈曾有过一次会面。萨哈的研究有力地证明了化学元素的温度会影响其吸收光的方式。基于太阳大气层的极度高温,佩恩认为,太阳主要由氢和氦构成。

佩恩的研究成果促成了金属性概念的诞生:所有恒星的主要构成元素都是氢和氦,以及数量很少的金属元素。该理论为理解宇宙的形成方式提供了一条重要的线索。

“哈佛计算机”帮助人们理解可见宇宙。(www.daowen.com)

19世纪晚期,爱德华·查尔斯·皮克林开始雇用女性帮助分析天文学数据,这些女性雇员后来被称为“哈佛计算机”。安妮·江普·坎农就是其中之一,她被公认为复杂的恒星分类体系的缔造者。该分类法基于的是恒星的光谱特征。从表面上看,坎农的体系似乎表明了恒星在化学构成方面差异很大,佩恩却认为,坎农的研究结果实际上表明了所有恒星的主要构成元素都是氢和氦,她的分类法强调的是恒星在温度而非化学构成上的差别。随着时间的推移,佩恩的观点逐渐获得了广泛认可。

参考阅读//

No. 92 宇宙大爆炸理论,第188页

恒星的外表千差万别:红超巨星的体积比太阳要大上1000倍,而沃尔夫·拉叶星的温度比太阳要高上30倍。

但从构成上来说,所有恒星的主要构成元素都是氢和氦。

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