太阳对流层的对流速度有多大？奔驰的警车宣布警报声，路人和警车上的人，听到的频率居然不相同？这两个看似无关的问题，是怎么接洽到一同的？4月3日12时，《张向阳的物理课》第四十二期开播，搜狐首创人、董事局主席兼CEO张向阳坐镇搜狐视频直播间，带着网友们承继探索关于太阳的各类现象，不只温习了黑体辐射压强公式、给出了从光子气体计算模子动身的另一视角，而且教学了太阳对流层的行为纪律，并详细介绍了多普勒效应及其使用，终究操作光谱频移数据乐成估算了太阳对流层里物质的对流速度。

直播开端，张向阳对上一次课程的内容举行了温习。依照流体静均衡方程和抱斗气体物态方程，均衡所需的压强P和物质抱斗气体供给的压强分别是：

辐射层的密度和温度都跟着半径的增大而下降，均衡所需的压强P正比于密度的一次方，而抱斗气体压强不只正比于密度一次方，还正比于温度一次方，因而会比P下降得更快。因而，只是思量气体压强是缺乏的，还需要思量辐射层里的光压。

接着，慕南枝小说，又温习了黑体辐射压强的推导。张向阳标明，黑体辐射的能量密度是u，咱们知道，光不是停止的，某一处的光会朝一切倾向以速度c辐射出去，因而单元立体角、单元面积、单元时刻内的辐射能量为uc/(4π)。所以，黑体表面上单元面积、单元时刻的辐射能量为：

由于黑体表面只能向外辐射，所以立体角的积分领域是半个球面。式子里的cosθ因子，是思量了光泽歪斜时需要在相应倾向劈面积做投影。依照斯特番-波耳兹曼规律I=σT^4，所以：

随后，直播课开端计较辐射抵挡黑体表面的压强。与上一节课的思路相同，由于热均衡，黑体接纳好多辐射就会发射出好多辐射，这就等效于辐射照射到黑体表面后悉数被反射。抵挡单个光子，能量为hν，动量为hν/c，这两者都是频率依靠的，因而将辐射的能量密度解析成各个频率的叠加：

然后独自思量每部分频率在单元时刻单元黑体表面上由于反射导致的动量革新。这和计较能量通量是相同的。先对特定立体角内的辐射计较其单元时刻内射来的光子数，这用能量通量除以单个光子能量就可以取得：

个中的cosθ是由于歪斜倾向需劈面积做投影。每个光子由于反射，沿黑体表面法向的动量会改动2cosθhν/c，所以单元面积单元时刻的动量改动量为：

依照牛顿力学，单元时刻的动量改动量便是力，又由于这是单元面积上的力，所以这便是压强。对频率和半球的立体角积分就取得总压强。个中对u_ν举行频率积分会取得u，所以总压强为：

这便是上一次课程中取得的黑体辐射压强公式。

带着网友们温习过后，张向阳介绍了另一种对黑体辐射压强公式的领会办法。从单原子抱斗气体下手，建立笛卡尔三维空间坐标系，思量气体分子朝x轴对y-z面的磕碰，磕碰导致的压强为：

个中N_vx和n_vx分别是具有v_x速度重量的粒子总数和数密度，V为体积。思量到系统的各向同性，x倾向速度平方的均值应与y倾向的和z倾向的均值交流，所以：

个中的u_tr上加一横暗示分子动能平均值。