太阳对流层的对流速度有多大?《张朝阳的物理课》谈多普勒效应

4月3日12时,《张朝阳的物理课》第四十二期开播,搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间,带着网友们继续探索关于太阳的各种现象,不仅复习了黑体辐射压强公式、给出了从光子气体统计模型出发的另一视角,而且讲解了太阳对流层的运动规律,并详细介绍了多普勒效应及其应用,最终利用光谱频移数据成功估算了太阳对流层里物质的对流速度 。
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直播开始,张朝阳先对上一次课程的内容进行了复习 。随后,介绍了另一种对黑体辐射压强公式的理解方式 。接着,张朝阳回到太阳结构的主题上 。他先介绍了辐射层的物理性质 。在辐射层,温度随半径增加而缓慢变化,导致温度的梯度不大;但物质的密度会相对减小得很快,这就导致密度梯度很大 。因此,在辐射层,离太阳中心比较远的物质不会下沉,离太阳中心近的物质不会上浮,从而辐射层是比较静态的 。
而在对流层里,温度梯度很大,导致对流层表面的物质密度比对流层底部的物质密度大,这就使得表面物质下沉到底部而被加热,底部物质上浮到表面而被冷却,如此往复形成对流 。
如何测量对流层的对流速度呢?张朝阳在课上利用多普勒效应进行了推导 。为了进一步说明,张朝阳在直播中讲解了多普勒效应 。他以声波举例,“当声源向着我们走来时,听到的声音频率将会增加;当声源远离我们运动,听到的声音频率会降低 。比如说,我们在铁路旁边,当火车迎面驶来时,会感觉火车发出的声音比较尖,当火车驶过之后,就会感觉到火车的音调一下子降低了,这就是多普勒效应 。”
从去年11月开始,《张朝阳的物理课》每周周五、周日12时在搜狐视频直播 。张朝阳从经典物理学开始,科普了牛顿运动定律等;而后从经典物理的“两朵乌云”说起,向近现代物理过渡,探讨了黑体辐射理论中的维恩公式、普朗克公式等知识 。此后逐步进入量子力学领域,从基础的薛定谔方程等理论内容,到氢原子波函数,再到气体定容比热的温度阶梯等更加具体实用的案例 。内容丰富、覆盖广泛,理论公式由浅入深、繁简交融 。