Температура Солнца и состояние вещества на нем

Солнце – это огромный раскаленный газовый шар. Но насколько раскаленный? И в каком состоянии находится тогда газ на Солнце?

Во-первых, выясним, какую энергию ε излучает единица солнечной поверхности в единицу времени. Зная светимость Солнца L_⊕ и его радиус, имеем:

По закону Стефана–Больцмана ε = σT⁴, где σ = 5,67·10^–8 Вт/(м²·К⁴). Тогда

Подставив в формулу числовые значения, получим, что T = 5800 К, если принять, что Солнце излучает как абсолютно черное тело.

Абсолютно черное тело есть некоторое идеальное тело, которое как источник излучения характеризуется максимальным теоретически возможным при данной температуре излучением; с другой стороны, как поглотитель энергии, оно характеризуется способностью полного поглощения всех без исключения падающих на него лучей. Для абсолютно черного тела справедлив закон Стефана–Больцмана, а распределение энергии в его спектре описывается законом Планка.

Все реальные тела, включая Солнце и другие звезды, лишь с определенной степенью точности можно принимать за абсолютно черные тела. Энергия, излучаемая Солнцем и другими источниками излучения, зависит от длины волны и выражается законом Вина:

где λ – длина волны в метрах, T – абсолютная температура в Кельвинах. Максимум излучения Солнца приходится на длину волны λ_max = 4,7·10^–7 м. Отсюда и желтый цвет Солнца.

Вещество на Солнце находится в газообразном состоянии, причем при температуре поверхности порядка 6000 К атомы многих химических элементов ионизованы. Внутри Солнце нагрето до температур порядка 15 млн кельвинов, а с возрастанием температуры растет и ионизация атомов. Поэтому состояние, в котором находится вещество на Солнце – это плазма, а Солнце – раскаленный плазменный шар.