第1章 太陽(1 / 2)

太陽的結構

太陽內部構成示意圖。它的中心是一個巨大的核聚變反應區

太陽是一顆恒星,目前在赫-羅圖上度過了主序生涯的一半左右。它的平均密度為水的1.4倍,但這一平均密度隱含著很寬的密度範圍,從超高密的核心到稀薄的外層。它是一個質量為1989.1億億億噸(約為地球質量的33萬倍),直徑139.2萬千米(約為地球直徑的109倍)的熱氣體(嚴格說是等離子體)球。

太陽的內部主要可以分為三層,核心區、輻射區和對流區。太陽的能量來源於核心區,核心區是太陽核心部分。輻射區包在核心區外麵,這一層的氣體也處在高溫高壓狀態下(但低於核心區),粒子間的頻繁碰撞使得在核心區產生的能量要經過幾百萬年才能穿過這一層到達對流區。輻射區的外麵是對流區,這一層中的大量氣體以對流的方式向外輸送能量,能量在對流區的傳遞要比在輻射區快的多。對流產生的類似氣泡的結構就是我們在太陽大氣的光球層中所看到的“米粒組織”。

太陽的概況

發生於1991年的日全食,該圖由五張單獨的照片拚合而成

作為一顆恒星,太陽其總體外觀性質是光度383億億億瓦,絕對星等4.8。它是一顆黃色G2型矮星,有效溫度等於開氏5800度。太陽與在軌道上繞它公轉的地球的平均距離為149597870千米(499.005光秒或1天文單位)。按質量算,它的物質構成是71%的氫、26%的氦和少量重元素。太陽圓麵在天空的角直徑為32角分,與從地球所見的月球的角直徑很接近,這是一個奇妙的巧合(太陽直徑約為月球的400倍,而離我們的距離恰是地月距離的400倍),使得日食看起來特別壯觀。

太陽的外形

由於太陽離我們比其他恒星近得多,其視星等達到-26.8,成為地球上所能看到最明亮的天體。太陽每2億年繞銀河係中心公轉一周,每25.4天自轉一周(這是平均周期,其中赤道比高緯度自轉得快)。太陽因自轉而呈輕微扁平狀,與完美球形相差0.001%,相當於赤道半徑與極半徑相差6千米(地球這一差值為21千米,月球為9千米,木星9000千米,土星5500千米)。差異雖然很小,但測量這一扁平性卻很重要,因為任何稍大一點的扁平程度(哪怕是0.005%)將改變太陽引力對水星軌道的影響。其實,太陽隻是一顆非常普通的恒星,在廣袤浩瀚的繁星世界裏,太陽的亮度、大小和物質密度都處於中等水平。隻是因為它離地球最近,所以看上去是天空中最大最亮的天體。其它恒星離我這是太陽在紫外線波段的照片們都非常遙遠,即使是最近的恒星,也比太陽遠27萬倍,看上去隻是一個閃爍的光點。

太陽的組成

太陽是由一些普通的氣體組成的,其中氫約占71%,氦約占27%,其它元素占2%。太陽的大氣層像地球的大氣層一樣可按不同的高度和不一架噴氣客機從巨大的太陽背景中飛過,由ThierryLagault攝於法國巴黎近郊同的性質分成各個圈層即光球、色球和日冕三層。我們平常看到的太陽表麵是太陽大氣的最底層,溫度約是6000℃。它是不透明的,因此我們不能直接看見太陽內部的結構。但是天文學家根據物理理論和對太陽表麵各種現象的研究,建立了太陽內部結構和物理狀態的模型。這一模型也已經被對於其他恒星的研究所證實,至少在大的方麵是可信的。太陽的核心區域雖然很小,半徑隻是太陽半徑的1/4,但卻是太陽那巨大能量的源頭所在。太陽核心的溫度極高,達1500萬攝氏度,壓力也極大,使得由氫聚變為氦的熱核反應能夠發生,從而釋放出極大的能量。這些能量再通過輻射層和對流層中物質的傳遞,才能夠傳送到太陽光球的底部,並通過光球向外輻射。