上亿度的超高温，究竟是怎么测量出来的？对于我们人类而言

对于我们人类而言，当气温超过30摄氏度时，就会感觉到热，假如气温超过40摄氏度，那就可以称得上是“高温”了。然而40摄氏度的温度在宇宙中却根本不算什么，一个典型的例子就是太阳，其表面温度就有5500摄氏度，核心的温度更是高达1500万摄氏度。

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太阳的温度已经很离谱了，而在我们人类的可控核聚变实验装置中，等离子体的温度还可以达到上亿摄氏度，居然比太阳核心的温度还要高很多。相信大家在感到自豪的同时，也会有一点疑惑，等离子体上亿度的超高温是怎么测量出来的？什么仪器能测量如此高的温度呢？
【上亿度的超高温，究竟是怎么测量出来的？】测量温度到底是在测量什么？
从我们的直观感受的角度来看，温度就是指物体的冷热程度，但这只是温度给我们造成一种宏观层面的表面现象。
从微观层面来看，任何我们能够看到（或感受到）的物体，都是由数量庞大的微观粒子构成，这些微观粒子一直都在做随机的运动，这被称为“热运动” 。

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一个物体的温度高低，其实就是构成该物体的微观粒子在整体上的热运动的激烈程度，具体表现为热运动越激烈，温度就越高，反之亦然。比如说我们感觉到一杯水的温度比较高，其实就是这杯水中的水分子热运动相对比较激烈。
由此可见，从本质上讲，测量一个物体的温度，其实就是测量构成该物体的所有微观粒子的热运动的整体速度。
上亿度的超高温，究竟是怎么测量出来的呢？
上亿度的超高温是任何材料都无法承受的，用仪器对其进行直接测量根本就不可行，而由于同样的原因，可控核聚变实验装置也无法直接容纳超高温的等离子体。
从本质上讲，等离子体其实就是一大堆带负电荷的电子和带正电荷的离子，既然带电，就会受到磁场的影响，因此可控核聚变实验装置采用的是，用强大的磁场来约束高温等离子体，当其运行起来，大概就是下图这个样子。

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可以看到，在强大磁场的作用下，等离子体会在实验装置中高速旋转。当电子在做这样的高速旋转运动时，就会造成磁场出现一种波动，而这种波动其实就是一种电磁波。
这种电磁波的频率与电子的热运动速度密切相关，热运动速度越快，其频率就越高，因此科学家只需要利用仪器测量出这种电磁波的频率，就能够计算出电子的热运动速度，进而计算出等离子体的温度。

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科学家还会利用“激光测速仪”来测量电子的热运动速度。如果向高温等离子体发射一束激光，那么当激光在等离子体中传播时，就会激起其中一些电子做受迫振动，进而发射出次级电磁辐射，从而形成一种散射波，这被称为“汤姆逊散射” 。
在电子热运动的影响下，观测到的散射波的频率会发生一些细微的变化，却在电子向观察者接近时，观察者观测到的光波频率会变高，反之则变低，这被称为“多普勒效应” ，因此科学家就可以利用仪器测量出这种变化的数值，然后再计算出电子的热运动速度，最终计算出等离子体的温度。