credit NASA/Aubrey Gemignani
什么?你说2200多个感觉还行啊,那好,那如果是用望远镜看太阳呢,假设你有个口径10cm的望远镜吧,和上边一样算一下进光口面积是多大,再乘以太阳到达地表的能量。一通计算下来后机会发现,拿口径十厘米的望远镜不加防护直接看太阳,相当于站在一米开外肉眼直视14万个5瓦LED灯!
所以啊,可别拿望远镜直视太阳,钛合金的眼睛也不行。
这也就是为什么,业余望远镜前装的,目视太阳时用的密度5.0巴德膜的透光率为十万分之一。[注6]
上面这些啊,咱们算的都是太阳到达地表时看起来的亮度,那么太阳本身到底多能发光呢?我们知道日地距离约1.5亿公里,那么太阳朝四面八方发光,到了地球后能量就被平摊到了一个半径1.5亿公里的球面上了。拿太阳常数乘以这个大球的表面积,我们就能估算太阳每秒发出来的光的总能量了,这里我就懒得算了,直接搜一搜国际天文学联合会IAU决议给出的数字,太阳光度是3.828×10^26瓦[3]。
这个数字乍一看很大啊,但是还不是那么直观,于是我又去搜了一下国家能源局的网站,里边公布了2023年全社会用电量为92241亿千瓦时[4],1千瓦时是3600000焦耳。我们拿上边的太阳光度(3.828×10^26焦/秒)除以一下这个数字可以知道,太阳仅仅一秒钟发出来的光的能量,就够我们全中国用约1100万年!所以你知道为什么科幻故事里喜欢围着太阳造个戴森球了吧。
天文学家还喜欢拿太阳光度作为单位,来衡量别的天体的亮度,比方说,由我国天文学家发现的宇宙早期最亮类星体[5],光度达到了4.29×10^14个太阳光度,也就是430万亿个太阳的光度(真是恐怖) [注7]。
好了,现在咱们都大概知道太阳有多亮了,反正就是再提醒一下,爱护眼睛,不要拿望远镜直视太阳。不过平时老待屋里边也不好,据说多去外边感受阳光,也能保护视力,还能让你的心情愉悦。
一些补充说明:
注1. 1大卡是4186焦耳,减肥的同志可以看看零食背后的营养表哦
注2.其实这个光还有不同波长(或频率)的,有时候可能还会见到什么瓦特每平方米每赫兹类似的单位,那这是某个频率的光的单色流量,咱们这儿为了简单起见,就把所有频率的光算到一起。其实很多天文学家还不喜欢用焦耳瓦特这样的国际单位制,你很多时候会看到尔格(erg)这么个能量单位,1erg = 10^(-7) J,则光度用erg/s作为单位。
注3.当然也不是非得1平方米,只要有个给定面积就行了,一平方厘米也行,有天文基础的朋友可以思考一下流量和星等是什么关系,推荐参考一个详细的文档: https://mfouesneau.github.io/pyphot/photometry.html
注4.很多照明用具更喜欢用国际基本单位“坎德拉”及其延伸的“流明”来衡量灯具亮度,但是天文上还是喜欢用能量来的表示发光能力。
注5.地球约能把30%的太阳光反射会太空,这叫地球的反照率。
注6.业余观测太阳推荐日食眼镜、巴德膜或者赫歇尔棱镜的,土豪可以用日珥镜,动手达人还可以自制太阳光谱仪(b站有教程)。
注7.这么大的亮度是由于超大质量黑洞吸积气体产生的,今年的新纪录,宇宙中最亮的类星体光度估计有2 × 10^41瓦[6]。读者可以算算这相当于多少个太阳的光度。
参考文献:
[1]https://www.nbcnews.com/health/health-news/solar-eclipse-eye-injuries-worries-rcna146932
[2] Greg Kopp, Judith L. Lean.A new,lower value of total solar irradiance: Evidence and climate significance,2011 (https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2010GL0457777)
[3] IAU决议:https://www.iau.org/static/resolutions/IAU2015_English.pdf
[4] 国家能源局公布的2023全社会用电量:https://www.nea.gov.cn/2024-01/18/c_1310760885.htm
[5] Xue-Bing Wu et al.An ultraluminous quasar with a twelve-billion-solar-mass black hole at redshift 6.30,2015(https://www.nature.com/articles/nature14241)
[6] Christian Wolf et al.The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole,2024 (https://www.nature.com/articles/s41550-024-02195-x)