一亿摄氏度是什么概念？要如何才能测量一亿摄氏度的高温？

综述

人类早在古代就已经在开始思考头顶上到底是是什么了，甚至我国还有关于日食记载的甲骨文，距离现在大概有着3000多年的历史了。

相传在帝尧时期，还有专门进行观测天文数据的官员，官名为羲仲，然而有一次这位官员不小心出了错漏，帝尧气愤之下，将其处以死刑，足以显示出古代帝王眼中天象的重要性。

有人还观测到了太阳上的黑子，古人便认为这是“三足金乌”，也有古人以为这是一种火。

这些观点在如今的我们看来多少有些好笑，但这是由于当时古代的科技水平较为落后，对于世界的认知也受到了极大的局限性，因此无法破除限制，寻找到真相。

现代的人们也不过是由于前人栽种下的丛丛树林，这才有了充足的知识基础，自然也就显得比古人聪明一些。

目前几乎是小学生都能够知道，太阳其实是一颗会发光发热的宇宙天体，黑子是太阳活动下，强磁场出现在太阳的表面，而磁场集聚的地方会慢慢降温，一直降低到4000℃左右，与周围的温度不一致，从而形成了一个从地球上看起来呈黑色的暗点。

那么太阳到底有多热呢？科学家们根据研究表明，太阳的内核温度高达2000万℃，这里持续不断地爆发核聚变反应，是太阳一切能量的来源，因此温度是最高的。

太阳的外层表面却几乎是大幅下降，甚至到了5500℃，内核温度甚至是表面温度是三千多倍，温差是非常可怕的。

我们都知道恒星内核2000万摄氏度几乎是极其高的温度了，那么1亿摄氏度的温度又有多高呢？

1亿摄氏度温度有多高

我们都知道，人类的正常体温是在37摄氏度，我们最佳居住环境的气温是30摄氏度，到了40摄氏度甚至可能会因此而高温休克死亡。

人类食用的食物在70摄氏度的时候是最佳入口的温度，普通大气压下开水烧开的温度是100摄氏度，这些其实是我们常规的对于温度的认知。

温度其实就是物体的分子运动变化的表现，运动得快，温度就越高，反之亦然。

人类利用聚光太阳灶，通过反射等效果来将太阳光聚拢，从而获得500摄氏度的高温，并用这种方式来获取充足的能源。同时火山熔岩的温度大概是800摄氏度到1000摄氏度左右，岩浆就是在如此高的温度下呈红色液态向外喷涌。

事实上，地球内核也存在着熔岩，这也是造成火山喷发以及地震等自然灾害的“罪魁祸首”，温度甚至有7000摄氏度。

上面我们知道了太阳的表面温度大概是5500摄氏度，内部的核心处温度高达2000万摄氏度，能够将任何的物体燃烧沸腾，甚至没有任何一个物体敢于靠近。

除此之外，星云的温度在100000摄氏度，一颗与太阳质量差不多一样的中子星表面温度则远远超过太阳的表面温度，达到了10000000摄氏度。

1亿摄氏度听起来非常夸张，其实是核弹爆炸中心的温度。

而且早在1994年，美国就利用等离子物理研发出了托卡马克装置，试图研究核聚变来获取源源不断的能源，从而创造出了高达510000000摄氏度的高温，也就是5.1亿摄氏度，比1亿摄氏度还要惊人。

如何测量1亿摄氏度？

如果我们得到了1亿摄氏度的高温，又需要如何去进行测量呢？

事实上，早期我们日常生活中通常是用温度计的方式来进行计算，这是科学家们根据热胀冷缩研发出来的测量温度的仪器，但是也有着极大的局限性，必须是在标准大气压下，还要在液态的结冰点和沸点之间，也就是0至99.974摄氏度之间，这样的温度计显然无法对高达上亿的温度进行测量。

随着科学的发展，人类对于世界的认知越来越深入，科学家们也发现了微观世界，得出了物质都是由更加细小的微粒组成的结论，发现物体存在着分子热运动。

温度其实就是对平均动能的量度，它们运动速度越快，温度自然也就越高，当它们的运动停止，则就到了“绝对零度”，通过计算则是-273.15摄氏度，而并非是“零摄氏度”。

根据以上的原理，如今我们共有两种测量温度的方法，其一是通过测量分子热运动所引起的其他效果，比如上面我们提到的根据液态热胀冷缩所发明出来的温度计，这是最简单的测温装置。

除此之外还有利用不同温度的物体所产生的的不一致的红外线，从而得到测量到具体的温度。

比如在2020年和2021年经常使用到的测温枪以及测温摄像头，因为疫情的原因，我们无法对庞大的人群进行简单的温度计测温，这既耽误时间，又会间接导致疫情的散播，因此利用红外线的测温仪器受到了更加广泛的使用。

还有一种是测量电子和电器设备的测温元件，比如热电偶，它是非常常用的工具，由两种不一样的导体，也可能是半导体共同组成，一端受热的时候，内部的电子就会跑到另外一端，从而就能根据两端不同的电子分布，测出两者的电压差异，得到受热一端的温度到底是多少。

其二的测温方式就是测量物体中分子热运动的速度，也只有这个方法能够准确有效得到高达1亿摄氏度的温度。

科学家在此基础上也发明了不同的测量物体微粒运动速度的工具，第一种是通过检测电磁波的频率，因为在磁场中，当电子在其中运动的时候，磁场会推动它进行螺旋式的运动，同时因为电子本身具有电，在运动明的过程中会产生相关的电磁波。

也因此，电子的运动速度不同，就会产生对应的螺旋运动，电磁波的频率也不一样，而检测电磁波的频率，就能根据理论知识，从而得到电子的运动速度是什么，再计算出其温度。

第二种则是利用多普勒效应，则波从波源被发射出来，当它靠近观测者的时候，接收频率就会越来越高，反之当它远离，频率则会变低。

这就像是一辆汽车向我们驶来，当它在距离我们越近，汽车按喇叭所产生出的音调也就会更加高昂，当它驶离我们，也就是离我们越来越远的时候，汽车按喇叭的音量就会比较低了。

因此，如果我们向汽车发射一道雷达波，就可以根据雷达波发射和返回的不同频率，从而发现雷达波因为车辆速度影响而发生的改变，经过测量以后就能得出汽车的速度。

同理可得，当我们向等离子体发射激光，后者会与等离子体中的电子发生反应，从而导致该激光发生了变化，出现了散射。

这其实是因为激光在经过等离子体的时候，被电子的速度所影响，所以通过研究发射的激光频率与被散射的激光频率之间的变化，就可得出电子本身的速度。

事实上1亿摄氏度的高温通常是核聚变所产生的高温，而这往往是氢离子之间发生的运动，这种离子物理单位十分小，仅仅只有一颗质子，如果对其进行测速，或许很难与氢离子碰面，也就难以直接测量它的运动速度。

但是这并不是说离子测速的路就走不通了，科学家们对等离子体进行了长期的研究，发现它其实会在运动中难以避免地吸收部分杂质。

比如说是将等离子体放在具有金属钨的设备当中，那么在进行对等离子体运动的研究时，它们就会将钨吸收进去，从而使得这些等离子体中产生了杂质。

同时钨原子较重，本身的电磁吸引力就很强，就算是处在1亿摄氏度的极高温度下，也依然能够维持原子核外部的电子不会散开。

在这种情况下，这些电子也会向外发射辐射，从而产生出多普勒效应，科学家们就能通过研究这些辐射，从而测量出其运动速度，得到离子温度。

这些测温的方式其实各有各的优点，自然也都有各自的不足，科学家们往往是将它们联合在了一起，共同测量测度。也因此，通过这样的方式，科学家就可以测量1亿摄氏度的高温了。

结论

到现在，我国的核聚变装置已经实现了在1.2亿摄氏度高温下的等离子体运动时间大于100秒的壮举，突破了多项世界纪录。

如今看来测量1亿摄氏度的高温并不算什么难事，但是在之前，这其实是科学家们都十分头疼的事情，是在多种方式下进行了重复的研究、大量的测算，以及日复一日的失败经验积累下所得到的结果。

这其实也是核聚变正是上亿摄氏度高温的原因，在人类能源越来越稀缺的局面下，发展出更加安全、高效、源源不断的可控核聚变，才是未来人类的发展方向，才是能够长久地进行繁衍进步的关键。