昨天寫了這篇《黑暗，隱藏著怎樣的秘密，讓科學家如此癡迷？（上） 》，原計劃今天寫中篇黑洞，但看了一個網(wǎng)友的評論，突然發(fā)現(xiàn)，這篇文章可能寫得不透徹，所以，決定今天做一下補充，幫助大家更好地理解黑體。

黑體光譜

前文提到，1862年，物理學家基爾霍夫假想了一種理想物體，以此作為熱輻射研究的標準物體，這種物體它能夠吸收外來的全部電磁輻射，并且不會有任何的反射與透射。既然黑體是物理學為了研究熱輻射而假想的標準物體，那么在現(xiàn)實中為了計量的需要，就要有這種能夠盡可能完美模擬理想黑體發(fā)射的裝置或者材料，這種材料真實存在嗎？

您別說，還真有。如果您是物理專業(yè)的，回憶一下熱學課本里面那個黑體的簡圖（下圖）?？茖W家通過化學侵蝕鎳磷合金腔體內(nèi)表面的辦法，制造出一種超黑，它只能反射4‰的入射光。還有一種辦法是將碳納米管垂直排列在硅表面，這種材料可以吸收99.99%的入射光。

黑腔

【注意】黑體不一定是黑色的，盡管它不反射任何的電磁波，它也可以放出電磁波來，這些電磁波的波長和能量則全取決于黑體的溫度，不因其他因素而改變。

這里必須要說一下，就如本文題目中所說的那樣，太陽竟然是一個高度近似的黑體。下面我們就來說明一個這個現(xiàn)象：

很多天文學家在觀測中發(fā)現(xiàn)，有些恒星的連續(xù)光譜部分竟然和黑體的光譜幾乎一致。小伙伴們可以回頭翻看一下我去年寫的《新春科普：既能毀滅，也能創(chuàng)造，鐵元素的兩面性 》，里面介紹了恒星的分層結構。

我們在望遠鏡后面的分光鏡中看到的恒星光譜，實際上是這些恒星內(nèi)部不同層次結構發(fā)射和吸收組合后的效果在恒星表面的綜合顯現(xiàn)。這種綜合后的效果，強加一個與內(nèi)部不同層級關聯(lián)的黑體的組合。

在恒星深處，它的溫度更高，所以相對于外層，它發(fā)出的光更多，但吸收也更強。因此，每個層級的光譜必須乘以吸收率這個權重。而我們所看到的恒星光譜，實際上是所有層級基值的總和。從目前的觀測手段和觀測技術來說，沒有足夠的證據(jù)能證明恒星光譜的連續(xù)部分是與黑體相似的。

太陽可見光光譜

但太陽則不同，正因為我們距離太陽比較近，這使得我們可以“近距離”觀測太陽，同時，人類也向太陽附近發(fā)射了一些探測器。這些探測的結果都表明：我們接收到的太陽輻射的區(qū)域厚度約為500千米，這個區(qū)域叫做光球層。其厚度遠小于太陽半徑約6.96×10^5千米。因此光球層的溫度相對均勻。

光球的表面是氣態(tài)的，其平均密度只有水的幾億分之一，但由于它的厚度達500千米，所以光球層是不透明的（不能透射和反射電磁波）。

太陽光球就是我們平常所看到的太陽圓面，通常所說的太陽半徑也是指光球的半徑。光球層位于對流層之外，屬太陽大氣層中的最底層或最里層。我們接收到的太陽能量基本上是光球發(fā)出的。因此，太陽的光譜實際上就是光球的光譜。

由于A）光球層的溫度相對均勻；B)光球層不反射和透射電磁波；C）太陽光譜實際上就是光球層光譜，因此可以說，太陽光譜和黑體光譜有充分的近似性。這也是為什么我會說太陽是一個黑體的原因。

赫羅圖-橫坐標為光譜型

【擴展】在天文學中，常常把一顆恒星的溫度，定義為一個黑體輻射出與恒星光譜近似時候的溫度。按照這個恒星溫度定義，太陽的有效溫度為5770K（開爾文），即5500攝氏度。恒星溫度是確定恒星的溫度是天體物理學最重要的課題之一。光譜分類中的光譜型又常叫作溫度型。知道恒星的光譜型便可大致地估計出它的溫度。

如果沒有意外話題（主要是本文評論區(qū)是否有讓我有興趣的話題），下一篇文章的內(nèi)容就是接《黑暗，隱藏著怎樣的秘密，讓科學家如此癡迷？（上） 》繼續(xù)寫黑暗科學有關的話題，跟您聊聊“越抹越黑”的物理學。

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