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太阳概貌

2019-11-27 太阳系

太阳概貌
太阳是太阳系的中心天体,是太阳系里唯一的一颗恒星,也是离地球最近的一颗恒星。太阳位于银河系的对称平面附近,距离银河系的中心约 33000 光年。太阳的直径为 139.2 万千米,是地球的 109 倍;太阳的体积为 141 亿亿立方千米,是地球的 130 万倍;太阳的质量约为 2000 亿亿亿吨,是地球的 33 万倍。它集中了太阳系 99.865%的质量,是个绝对至高无上的“国王”。然而,在宇宙中,它还只是一颗质量中等的普通恒星。太阳的结构
太阳是一个炽热的气体星球,没有固体的星体或核心。太阳从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和大气层。其能量的 99%是由中心的核反应区的热核反应产生的。太阳中心的密度和温度极高。太阳大气的主要成分是氢(质量约占 71%)与氦(质量约占 27%)。太阳的大气层从内到外可分为光球、色球和日冕三层。
光球层厚约 5000 千米,我们所见到的太阳可见光,几乎全是由光球发出的。光球表面存在着不随时 间变化、均匀分布的米粒状气团,它们呈激烈的起伏运动,是从对流层上升到光球的热气团,称为米粒组织。另外,还有超米粒组织,其直径与寿命要大的多。在光球还分布着太阳黑子和光斑,偶尔还会出现白光耀斑。
太阳黑子是太阳表面较暗处,因温度较周围低,所以呈黑色。太阳黑子实际上是具有强磁场的低温漩涡。因此,太阳黑子出现时,地球磁场必然会受其干扰。太阳黑子出现的数目呈规律性循环,约 11 年为一个周期,而黑子出现最多的年份撑为“太阳活跃年”。
从光球表面到 2000 千米高度为色球层,它得在日全食时或用色球望远镜才能观测到,在色球层有谱斑、暗条和日珥,还时常发生剧烈的耀斑活动。
色球层厚约 8000 千米。太阳具有反常增温现象,从光球顶部到色球顶部再到日冕区,温度不断陡升。色球层有出现在日轮边缘的针状物,它们不断产生与消失,寿命一般只有 10 分钟。色球上经常出现一些暗的“飘带”,我们称它为暗条。当它转到日面边缘时,有时象一只耳朵,有时好象腾起的火焰,人们俗称它为日珥。日珥的形态千变万化,可分为宁静日珥、活动日珥和爆发日珥。色球上玫瑰红色的舌状气体, 称为日珥,日珥的平均寿命约为五分钟。日珥在日面上的投影称为暗条。在色球与日冕之间有时会突然发生剧烈的爆发现象,称为耀斑。耀斑常发生在黑子群附近。耀斑发生时,会释放极其巨大的能量,其巨大的能量来自磁场。
色球层之外为日冕层,它温度极高,延伸到几倍甚至几十倍太阳半径外。日冕物质非常稀薄,但温度非常高,可达 200 万度以上。日冕也只有在日全食时才可以观测到。在太阳活动的极大年,日冕接近于圆形;在太阳活动的宁静年,日冕则呈椭圆形。
日冕中有大片不规则的暗黑区域,叫做冕洞。冕洞是日冕中气体密度较低的区域。冕洞分为三种:极区冕洞,孤立冕洞,延伸冕洞。冕洞是高速太阳风的重要源泉。
日冕表面的高温使气体获得克服太阳引力的动能,形成不断发射的较稳定粒子流,称为太阳风。当太阳上有强烈爆发和日冕物质抛射时,太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区。这时,地球两极会出现极光。
太阳能源来自于它直径不到 50 万千米的核心部分。其核心的温度高达 1,500 万度,压力极大,有 2,500 亿个大气压。在这样高温、高压条件下,产生 核聚变反应,每 4 个氢原子核结合成一个氦原子核。
在这个核聚变过程中,太阳要损耗一些质量而释放出大量的能。使太阳发光的就是这种能量。太阳每秒钟由于核聚变而损耗的质量大约为 400 万吨。按照这样的消耗速度,太阳在 50 亿年的漫长时间中,只消耗了 0.03%的质量。
据估计,太阳的寿命(即稳定时期)可达 100 亿年,目前它正处于稳定而旺盛的中年时期。