太(tai)(tai)陽(yang)(Sun)是(shi)太(tai)(tai)陽(yang)系(xi)的(de)中心天體,占有太(tai)(tai)陽(yang)系(xi)總(zong)體質量的(de)99.86%。太(tai)(tai)陽(yang)系(xi)中的(de)八(ba)大行星、小行星、流星、彗星、外海王(wang)星天體以(yi)及星際塵埃等(deng),都圍繞著太(tai)(tai)陽(yang)公轉,而太(tai)(tai)陽(yang)則圍繞著銀河系(xi)的(de)中心公轉。
太陽是(shi)位于太陽系(xi)中心的(de)(de)恒星,它(ta)幾乎是(shi)熱等離(li)子體與(yu)磁(ci)場交織著的(de)(de)一個理想球(qiu)(qiu)體。太陽直(zhi)徑大(da)約是(shi)1392000(1.392×10?)千米,相當(dang)于地球(qiu)(qiu)直(zhi)徑的(de)(de)109倍;體積大(da)約是(shi)地球(qiu)(qiu)的(de)(de)130萬倍;其質量大(da)約是(shi)2×103?千克(地球(qiu)(qiu)的(de)(de)330000倍)。從(cong)化學組(zu)成來看,現(xian)在(zai)太陽質量的(de)(de)大(da)約四(si)分(fen)之三是(shi)氫,剩下的(de)(de)幾乎都是(shi)氦,包括(kuo)氧、碳(tan)、氖、鐵和其他的(de)(de)重元素質量少(shao)于2%,采用核(he)聚(ju)變的(de)(de)方式向太空釋放(fang)光和熱。
太陽目前正在(zai)穿(chuan)越銀河(he)系內(nei)部(bu)邊緣獵戶臂(bei)的(de)(de)(de)本地泡區中的(de)(de)(de)本星(xing)(xing)(xing)際(ji)云。在(zai)距(ju)離地球(qiu)17光年的(de)(de)(de)距(ju)離內(nei)有50顆最鄰近的(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)系(與太陽距(ju)離最近的(de)(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)是稱作比鄰星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)紅矮(ai)星(xing)(xing)(xing),大約4.2光年)。
太陽(yang)是一顆(ke)黃(huang)矮(ai)星(光譜為G2V),黃(huang)矮(ai)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壽命(ming)大致(zhi)(zhi)為100億年,目前太陽(yang)大約45.7億歲。在(zai)大約50至60億年之后,太陽(yang)內部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)元(yuan)素(su)幾乎會(hui)全部消耗盡,太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)核心(xin)將發生(sheng)(sheng)坍縮,導致(zhi)(zhi)溫(wen)度上升(sheng),這一過(guo)程(cheng)將一直持續到(dao)太陽(yang)開始把(ba)氦元(yuan)素(su)聚變(bian)成碳元(yuan)素(su)。雖然氦聚變(bian)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量比氫(qing)聚變(bian)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量少,但(dan)溫(wen)度也更(geng)高(gao),因此太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)層將膨脹,并且把(ba)一部分(fen)外(wai)層大氣(qi)釋放到(dao)太空中。當轉向新元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)結束時,太陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量將稍微下降,外(wai)層將延伸到(dao)地球或者火星目前運行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌道處(這時由于太陽(yang)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)下降,這兩顆(ke)行星將會(hui)離(li)太陽(yang)更(geng)遠)。
太(tai)(tai)陽(yang)是在(zai)大約45.7億年(nian)前(qian)在(zai)一(yi)個坍(tan)縮的(de)(de)(de)氫(qing)分子云(yun)內(nei)形(xing)成(cheng)。太(tai)(tai)陽(yang)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)時間(jian)以兩種(zhong)方法測量:太(tai)(tai)陽(yang)目(mu)前(qian)在(zai)主(zhu)序帶上的(de)(de)(de)年(nian)齡,使用恒星演化(hua)(hua)和(he)太(tai)(tai)初核(he)合成(cheng)的(de)(de)(de)電(dian)腦模型確認,大約就是45.7億年(nian)。這與放射性定年(nian)法得(de)到(dao)的(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)最古老的(de)(de)(de)物質是45.67億年(nian)非常(chang)的(de)(de)(de)吻合。太(tai)(tai)陽(yang)在(zai)其主(zhu)序的(de)(de)(de)演化(hua)(hua)階(jie)段已經到(dao)了(le)中(zhong)年(nian)期,在(zai)這個階(jie)段的(de)(de)(de)核(he)聚變是在(zai)核(he)心將氫(qing)聚變成(cheng)氦。每秒中(zhong)有超(chao)過400萬噸的(de)(de)(de)物質在(zai)太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)核(he)心轉(zhuan)化(hua)(hua)成(cheng)能量,產生中(zhong)微子和(he)太(tai)(tai)陽(yang)輻射。以這個速率(lv),到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi),太(tai)(tai)陽(yang)大約轉(zhuan)化(hua)(hua)了(le)100個地球質量的(de)(de)(de)物質成(cheng)為(wei)能量,太(tai)(tai)陽(yang)在(zai)主(zhu)序帶上耗(hao)費的(de)(de)(de)時間(jian)總共大約為(wei)100億年(nian)。
太(tai)(tai)陽沒有足夠的(de)(de)質(zhi)量爆發成為超新星(xing),替代的(de)(de)是,在(zai)約50億年后(hou)它將進入(ru)紅(hong)巨星(xing)的(de)(de)階(jie)(jie)段(duan)(duan),氦(hai)核(he)心(xin)為抵抗(kang)引力而收縮,同(tong)時(shi)(shi)變熱(re)(re);緊挨核(he)心(xin)的(de)(de)氫包層因(yin)溫度(du)(du)上升而加(jia)速聚變,結果產生的(de)(de)熱(re)(re)量持續增加(jia),傳導(dao)到外層,使(shi)其向(xiang)外膨脹(zhang)。當核(he)心(xin)的(de)(de)溫度(du)(du)達到1億K時(shi)(shi),氦(hai)聚變將開始進行(xing)(xing)并(bing)燃(ran)燒生成碳。由于(yu)(yu)此(ci)時(shi)(shi)的(de)(de)氦(hai)核(he)心(xin)已經相(xiang)當于(yu)(yu)一個小型“白矮(ai)星(xing)”(電(dian)子簡(jian)并(bing)態(tai)),熱(re)(re)失控的(de)(de)氦(hai)聚變將導(dao)致氦(hai)閃,釋放的(de)(de)巨大(da)能(neng)量使(shi)太(tai)(tai)陽核(he)心(xin)大(da)幅(fu)度(du)(du)膨脹(zhang),解除了電(dian)子簡(jian)并(bing)態(tai),然(ran)(ran)后(hou)核(he)心(xin)剩余的(de)(de)氦(hai)進行(xing)(xing)穩定的(de)(de)聚變。從(cong)外部看(kan),太(tai)(tai)陽將如新星(xing)般(ban)突然(ran)(ran)增亮5~10個星(xing)等(相(xiang)比(bi)于(yu)(yu)此(ci)前的(de)(de)“紅(hong)巨星(xing)”階(jie)(jie)段(duan)(duan)),接著體積(ji)大(da)幅(fu)度(du)(du)縮小,變得比(bi)原先的(de)(de)紅(hong)巨星(xing)暗(an)淡得多(duo)(但仍將比(bi)現在(zai)的(de)(de)太(tai)(tai)陽亮),直到核(he)心(xin)的(de)(de)碳逐步(bu)累積(ji),再次進入(ru)核(he)心(xin)收縮、外層膨脹(zhang)階(jie)(jie)段(duan)(duan)。這(zhe)就是漸近巨星(xing)分支階(jie)(jie)段(duan)(duan)。
地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)的(de)命(ming)運(yun)是(shi)不確定的(de),當(dang)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)成為紅(hong)巨(ju)星(xing)(xing)時(shi),其半徑大約會是(shi)現在的(de)200倍,表面可能將膨脹至地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)現在的(de)軌(gui)道——1AU(1.5×1011m)。然(ran)而,當(dang)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)成為漸近巨(ju)星(xing)(xing)分支的(de)恒星(xing)(xing)時(shi),由于恒星(xing)(xing)風的(de)作(zuo)用,它(ta)大約已經流(liu)失30%的(de)質量,所以(yi)地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)的(de)軌(gui)道會向外移動(dong)。如果只是(shi)這(zhe)樣,地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)或(huo)許(xu)可以(yi)幸免,但新的(de)研究認為地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)可能會因為潮汐(xi)的(de)相互作(zuo)用而被太(tai)(tai)(tai)陽(yang)吞(tun)噬掉(diao)。但即使地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)能逃脫被太(tai)(tai)(tai)陽(yang)焚毀的(de)命(ming)運(yun),地(di)(di)(di)球(qiu)(qiu)上的(de)水仍(reng)然(ran)都(dou)會沸騰,大部分的(de)氣體都(dou)會逃逸(yi)入(ru)太(tai)(tai)(tai)空。
即(ji)使太(tai)(tai)陽(yang)仍在(zai)主序(xu)帶的(de)(de)現階(jie)段,太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)光度(du)仍然在(zai)緩慢的(de)(de)增(zeng)加(每10億年約增(zeng)加10%),表面的(de)(de)溫(wen)度(du)也(ye)緩緩的(de)(de)提升(sheng)。太(tai)(tai)陽(yang)過去(qu)的(de)(de)光度(du)比較暗淡,這可(ke)能是(shi)生(sheng)命(ming)在(zai)10億年前(qian)才出現在(zai)陸(lu)地(di)(di)上(shang)的(de)(de)原因。太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)溫(wen)度(du)若依照這樣的(de)(de)速率增(zeng)加,在(zai)未來的(de)(de)10億年,地(di)(di)球可(ke)能會變(bian)得太(tai)(tai)熱,使水不再(zai)能以液態存在(zai)于地(di)(di)球表面,而(er)使地(di)(di)球上(shang)所有(you)的(de)(de)生(sheng)物趨于滅絕。
繼紅巨星階(jie)段之后(hou),激烈的熱脈動將導致太(tai)陽外層的氣體(ti)逃逸,形成行星狀星云。在外層被剝離后(hou),唯一(yi)留存下來的就是(shi)恒(heng)星炙熱的核心——白矮星,并在數十億年中(zhong)逐(zhu)漸冷卻和黯淡。這是(shi)低質(zhi)量(liang)與(yu)中(zhong)質(zhi)量(liang)恒(heng)星演化(hua)的典型。
太(tai)陽是一個(ge)巨大而熾熱的氣體(ti)星球(qiu)(qiu)。知(zhi)道了日地(di)距離(li),再從地(di)球(qiu)(qiu)上測(ce)得(de)太(tai)陽圓面的視角直(zhi)徑(jing),從簡(jian)單的三(san)角關系就可以(yi)(yi)求(qiu)出(chu)太(tai)陽的半徑(jing)為(wei)69.6萬(wan)千米,是地(di)球(qiu)(qiu)半徑(jing)的109倍。由此可以(yi)(yi)算出(chu)太(tai)陽的體(ti)積為(wei)地(di)球(qiu)(qiu)的130萬(wan)倍。
天文(wen)學家根(gen)據開普勒行星運動的(de)(de)第(di)三定律,利用地(di)球的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)和(he)它(ta)環(huan)繞太陽(yang)運轉的(de)(de)軌道半徑及(ji)周期,還可以推算出太陽(yang)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)為(wei)1.989×103?千克,這個(ge)(ge)質(zhi)(zhi)量(liang)是(shi)地(di)球的(de)(de)33萬(wan)倍。并且集中了太陽(yang)系99.86%的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)。但是(shi),即使這樣一個(ge)(ge)龐然大物,在茫(mang)茫(mang)宇宙之(zhi)中,卻(que)也不(bu)過只是(shi)一顆(ke)質(zhi)(zhi)量(liang)中等的(de)(de)普通(tong)恒星而已。
由太(tai)陽的(de)體積和(he)質量,可以計算出(chu)太(tai)陽平均密(mi)度(du)為1.409克/厘米(mi)3,約(yue)(yue)為地球平均密(mi)度(du)的(de)0.26倍(bei)。太(tai)陽表面(mian)(mian)的(de)重(zhong)力(li)加速(su)(su)度(du)等于273.9810米(mi)/秒2,約(yue)(yue)為地球表面(mian)(mian)重(zhong)力(li)加速(su)(su)度(du)的(de)28倍(bei),如果一個人站在(zai)太(tai)陽表面(mian)(mian),那么他的(de)體重(zhong)將會(hui)是在(zai)地球上的(de)20倍(bei)。太(tai)陽表面(mian)(mian)的(de)逃逸速(su)(su)度(du)約(yue)(yue)617.7公里/秒,任(ren)何一個中性粒子(zi)的(de)速(su)(su)度(du)必須大于這個值,才能(neng)脫離太(tai)陽的(de)吸引力(li)而跑到宇(yu)宙空間(jian)中去。
太(tai)陽(yang)只(zhi)是宇宙中一(yi)顆十(shi)分普通的(de)恒(heng)星,但它卻是太(tai)陽(yang)系(xi)的(de)中心天體。太(tai)陽(yang)系(xi)中,包含(han)我們的(de)地球(qiu)在內(nei)的(de)八大(da)行(xing)星、一(yi)些矮(ai)行(xing)星、彗星和(he)其它無數的(de)太(tai)陽(yang)系(xi)小天體,都在太(tai)陽(yang)的(de)強大(da)引力作用下環繞太(tai)陽(yang)運行(xing)。太(tai)陽(yang)系(xi)的(de)疆域龐大(da),僅以冥王星為例,其運行(xing)軌道距離太(tai)陽(yang)就(jiu)將近(jin)40個(ge)天文單(dan)位(wei),也(ye)就(jiu)是60億千米(mi)之遙遠,而(er)實際上太(tai)陽(yang)系(xi)的(de)范圍(wei)還(huan)要數十(shi)倍于此(ci)。
但是(shi)(shi)這樣一(yi)(yi)個(ge)龐大(da)的(de)太陽(yang)系家族,在銀(yin)(yin)河系中卻僅僅只是(shi)(shi)十(shi)分普通(tong)的(de)滄海一(yi)(yi)粟。銀(yin)(yin)河系擁(yong)有(you)至少1000億顆以(yi)(yi)上的(de)恒星,直徑約(yue)10萬光年(nian)。太陽(yang)位(wei)于銀(yin)(yin)道面之北(bei)的(de)獵戶座旋臂上,距(ju)離(li)銀(yin)(yin)河系中心約(yue)30000光年(nian),在銀(yin)(yin)道面以(yi)(yi)北(bei)約(yue)26光年(nian),它(ta)一(yi)(yi)方(fang)面繞著(zhu)銀(yin)(yin)心以(yi)(yi)每秒250公里的(de)速(su)度旋轉,周(zhou)期大(da)概是(shi)(shi)2.5億年(nian),另一(yi)(yi)方(fang)面又(you)相對(dui)于周(zhou)圍恒星以(yi)(yi)每秒19.7公里的(de)速(su)度朝著(zhu)織(zhi)女星附近方(fang)向運動。太陽(yang)也在自(zi)轉,其(qi)周(zhou)期在日面赤道帶約(yue)25天;兩極(ji)區約(yue)為35天。
太陽(yang)正(zheng)在(zai)穿(chuan)越銀(yin)河系(xi)內(nei)部(bu)邊(bian)緣(yuan)獵(lie)戶臂(bei)的本(ben)地泡區中(zhong)的本(ben)星際云(yun)。在(zai)距(ju)(ju)(ju)離(li)地球17光年的距(ju)(ju)(ju)離(li)內(nei)有50顆最(zui)鄰(lin)近(jin)的恒星系(xi)(距(ju)(ju)(ju)離(li)最(zui)近(jin)的一顆恒星是紅矮星,被(bei)稱為比鄰(lin)星,距(ju)(ju)(ju)太陽(yang)大(da)約(yue)4.2光年),太陽(yang)的質量在(zai)這些恒星中(zhong)排在(zai)第四。太陽(yang)在(zai)距(ju)(ju)(ju)離(li)銀(yin)河中(zhong)心24000至26000光年的距(ju)(ju)(ju)離(li)上(shang)繞著(zhu)銀(yin)河公(gong)轉,從(cong)銀(yin)河北極鳥瞰(kan),太陽(yang)沿順時針軌道運(yun)(yun)行,大(da)約(yue)2億2500萬(wan)至2億5000萬(wan)年繞行一周(zhou)。由于銀(yin)河系(xi)在(zai)宇宙微波背景輻射(she)(CMB)中(zhong)以550公(gong)里(li)/秒的速度(du)(du)朝向(xiang)長蛇(she)座的方向(xiang)運(yun)(yun)動,這兩個速度(du)(du)合成之(zhi)后,太陽(yang)相對于CMB的速度(du)(du)是370公(gong)里(li)/秒,朝向(xiang)巨爵座或獅子座的方向(xiang)運(yun)(yun)動。
在南門二(比鄰星所(suo)在的(de)三合(he)星系統)的(de)位置觀看我(wo)們的(de)太陽(yang)時,太陽(yang)則會成為仙后(hou)座中一顆視星等為0.5等的(de)恒(heng)星。大(da)體來說,仙后(hou)座的(de)外形(xing)將會從(cong)//變(bian)成///,太陽(yang)將會位在仙后(hou)座ε星的(de)尾端。
太陽繞銀(yin)河(he)(he)系中(zhong)心(xin)公(gong)(gong)轉(zhuan),繞銀(yin)河(he)(he)系中(zhong)心(xin)公(gong)(gong)轉(zhuan)周期約2.5×10?年。銀(yin)河(he)(he)系中(zhong)心(xin)可能有巨大黑洞,但它(ta)周圍布滿了恒星(xing),所以看(kan)上(shang)去象“銀(yin)盤”。這些(xie)恒星(xing)都(dou)繞“銀(yin)核”公(gong)(gong)轉(zhuan)。與地(di)球(qiu)公(gong)(gong)轉(zhuan)不同,這些(xie)恒星(xing)公(gong)(gong)轉(zhuan)每繞一周離“銀(yin)核”會(hui)更(geng)近。
太(tai)陽和其它(ta)天(tian)體一樣(yang)(yang),也在圍繞自己的軸心自西(xi)向(xiang)東自轉(zhuan),但觀測和研(yan)究表(biao)明(ming),太(tai)陽表(biao)面不(bu)同的緯(wei)(wei)度處(chu),自轉(zhuan)速度不(bu)一樣(yang)(yang)。在赤道處(chu),太(tai)陽自轉(zhuan)一周需要25.4天(tian),而在緯(wei)(wei)度40處(chu)需要27.2天(tian),到了(le)兩極地(di)區,自轉(zhuan)一周則(ze)需要35天(tian)左右。這種自轉(zhuan)方式被稱為“較差自轉(zhuan)”。
根(gen)據太(tai)(tai)陽(yang)活動(dong)的相對(dui)強弱,太(tai)(tai)陽(yang)可分為(wei)(wei)寧靜(jing)太(tai)(tai)陽(yang)和活動(dong)太(tai)(tai)陽(yang)兩大(da)(da)類。寧靜(jing)太(tai)(tai)陽(yang)是一個理(li)論上假定寧靜(jing)的球(qiu)(qiu)對(dui)稱(cheng)(cheng)熱氣體(ti)球(qiu)(qiu),其(qi)性(xing)質只隨半徑而變,而且(qie)在任一球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)中都是均勻的,其(qi)目的在于(yu)研(yan)究(jiu)太(tai)(tai)陽(yang)的總體(ti)結構(gou)和一般(ban)性(xing)質。在這種假定下,按(an)照由里往(wang)外的順序(xu),太(tai)(tai)陽(yang)是由核心、輻(fu)射區、對(dui)流層(ceng)(ceng)、光球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)、色(se)球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)、日冕(mian)層(ceng)(ceng)構(gou)成。光球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)之下稱(cheng)(cheng)為(wei)(wei)太(tai)(tai)陽(yang)內(nei)部;光球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)之上稱(cheng)(cheng)為(wei)(wei)太(tai)(tai)陽(yang)大(da)(da)氣。
太陽圈電(dian)流片延伸(shen)到太陽系外,結果是(shi)來自太陽的旋轉磁場影響到星際物質中的等(deng)離子體。
太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)是磁(ci)(ci)力活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)(de)恒星,它(ta)支撐一(yi)個(ge)強大(da)、年復一(yi)年在(zai)變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang),并且大(da)約每11年環繞著太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)極(ji)大(da)期(qi)反轉(zhuan)它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)方向(xiang)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)會導致很多影(ying)響,稱為太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活(huo)動(dong),包括(kuo)在(zai)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)子、太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)耀(yao)斑、和(he)攜帶著物質穿越太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)系且不斷(duan)變(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)風。太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活(huo)動(dong)對(dui)地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響包括(kuo)在(zai)高緯度的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)光,和(he)擾亂無線電(dian)通訊和(he)電(dian)力。太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活(huo)動(dong)被認為在(zai)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)系的(de)(de)(de)(de)(de)形成和(he)演化(hua)(hua)扮演了(le)很重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)角色,太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)因為高溫(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)緣(yuan)故,所有的(de)(de)(de)(de)(de)物質都(dou)是氣體和(he)等離子體,這(zhe)使得太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)速(su)可能在(zai)赤道(大(da)約25天)較快,而(er)不是高緯度(在(zai)兩極(ji)約為35天)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)因緯度不同的(de)(de)(de)(de)(de)較差自轉(zhuan)造(zao)成它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)線隨(sui)著時間而(er)糾(jiu)纏(chan)在(zai)一(yi)起,造(zao)成磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)圈(quan)從太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)表面(mian)噴發(fa)出來(lai),并觸發(fa)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)形成系距性的(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)子和(he)日(ri)珥(參(can)見磁(ci)(ci)重(zhong)聯)。隨(sui)著太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)每11年反轉(zhuan)它(ta)本(ben)身的(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang),這(zhe)種糾(jiu)纏(chan)創造(zao)了(le)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)發(fa)電(dian)機和(he)11年的(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)(chang)活(huo)動(dong)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)周期(qi)。
太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)朝太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)本(ben)體外更遠(yuan)處延伸,磁(ci)(ci)(ci)(ci)化的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)風等(deng)離(li)(li)子(zi)體攜(xie)帶(dai)著太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)進入太(tai)(tai)(tai)(tai)空,形成(cheng)所謂的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)際磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)由于等(deng)離(li)(li)子(zi)體只能沿著磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)線移動,離(li)(li)開(kai)太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)際磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)起初是(shi)沿著徑向伸展的(de)(de)(de)。因位(wei)在太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)赤道(dao)(dao)上(shang)方和下方離(li)(li)開(kai)太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)具有(you)不同的(de)(de)(de)極(ji)性(xing),因此在太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)赤道(dao)(dao)平(ping)面(mian)存在著一層(ceng)薄薄的(de)(de)(de)電流層(ceng),稱為太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)圈電流片(pian)(pian)。太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)自(zi)轉使(shi)得遠(yuan)距離(li)(li)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)和電流片(pian)(pian)旋(xuan)轉成(cheng)像是(shi)阿基(ji)米(mi)德(de)螺旋(xuan)結構,稱為派克螺旋(xuan)。行(xing)星(xing)際磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)強度遠(yuan)比太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)偶極(ji)性(xing)磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)強大(da)。太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)50-400μT的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)偶極(ji)(在光球(qiu))隨著距離(li)(li)的(de)(de)(de)三次方衰減,在地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)距離(li)(li)上(shang)只有(you)0.1nT。然而(er)依據太(tai)(tai)(tai)(tai)空船的(de)(de)(de)觀(guan)測,在地(di)球(qiu)附近的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)際磁(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)是(shi)這個數值的(de)(de)(de)100倍,大(da)約(yue)是(shi)5nT。
從中心到0.25太(tai)(tai)陽(yang)半徑是太(tai)(tai)陽(yang)發(fa)射(she)巨大能量的(de)真(zhen)正(zheng)源(yuan)頭,也稱為(wei)核反應區(qu)。在這里,太(tai)(tai)陽(yang)核心處溫度(du)高達(da)1500萬度(du),壓力相(xiang)當于3000億個(ge)(ge)大氣壓,隨時都在進(jin)行著四個(ge)(ge)氫核聚變(bian)成(cheng)一(yi)個(ge)(ge)氦核的(de)熱核反應。根據原(yuan)子核物理學(xue)和(he)愛因斯坦的(de)質(zhi)能轉(zhuan)換關系式(shi)E=mc2,每秒(miao)鐘有質(zhi)量為(wei)6億噸(dun)的(de)氫經過(guo)熱核聚變(bian)反應為(wei)5.96億噸(dun)的(de)氦,并釋放出相(xiang)當于400萬噸(dun)氫的(de)能量,正(zheng)是這巨大的(de)能源(yuan)帶給了(le)我們光和(he)熱,但這損失(shi)的(de)質(zhi)量與太(tai)(tai)陽(yang)的(de)總質(zhi)量相(xiang)比,卻是不值一(yi)提的(de)。根據對太(tai)(tai)陽(yang)內部(bu)氫含量的(de)估計,太(tai)(tai)陽(yang)至少還有50億年(nian)的(de)正(zheng)常壽命。
0.25太(tai)(tai)陽半(ban)徑~0.86太(tai)(tai)陽半(ban)徑是太(tai)(tai)陽輻(fu)射區,它包含(han)了各種(zhong)電磁輻(fu)射和粒子流。輻(fu)射從內部向(xiang)外(wai)部傳遞過程(cheng)是多次被物質吸收而又再次發(fa)射的(de)過程(cheng)。從核(he)反應區到太(tai)(tai)陽表(biao)面的(de)行(xing)程(cheng)中(zhong),能量依次以X射線、遠紫外(wai)線、紫外(wai)線,最后是可見光的(de)形式向(xiang)外(wai)輻(fu)射。太(tai)(tai)陽是一(yi)個取(qu)之難盡,用之不竭的(de)能量源泉(quan)。
對(dui)流(liu)層是輻射區(qu)的(de)(de)外側區(qu)域(yu),其厚度(du)約(yue)有十幾(ji)萬千米(mi),由(you)于這里的(de)(de)溫度(du)、壓力(li)和密度(du)梯度(du)都很大,太陽(yang)(yang)氣體呈(cheng)對(dui)流(liu)的(de)(de)不穩定狀態(tai)。使物質(zhi)(zhi)的(de)(de)徑向(xiang)對(dui)流(liu)運動強烈,熱(re)的(de)(de)物質(zhi)(zhi)向(xiang)外運動,冷的(de)(de)物質(zhi)(zhi)沉入內(nei)(nei)部(bu)(bu),太陽(yang)(yang)內(nei)(nei)部(bu)(bu)能(neng)量就是靠(kao)物質(zhi)(zhi)的(de)(de)這種(zhong)對(dui)流(liu),由(you)內(nei)(nei)部(bu)(bu)向(xiang)外部(bu)(bu)傳輸。
太(tai)陽(yang)(yang)光球(qiu)以上的(de)(de)部分(fen)(fen)(fen)統(tong)稱為(wei)太(tai)陽(yang)(yang)大氣層,跨過(guo)(guo)整個(ge)電磁(ci)頻(pin)譜,從無線(xian)電、可(ke)見光到伽馬射線(xian),都可(ke)以觀察它們分(fen)(fen)(fen)為(wei)5個(ge)主要的(de)(de)部分(fen)(fen)(fen):溫(wen)度極小(xiao)區(qu)、色球(qiu)、過(guo)(guo)渡(du)區(qu)、日(ri)冕(mian)(mian)、和太(tai)陽(yang)(yang)圈,太(tai)陽(yang)(yang)圈可(ke)能是太(tai)陽(yang)(yang)大氣層最(zui)稀(xi)薄的(de)(de)外(wai)(wai)緣并且延伸到冥王(wang)星軌道之外(wai)(wai)與星際物(wu)質交(jiao)(jiao)界(jie),交(jiao)(jiao)界(jie)處稱為(wei)日(ri)鞘,并且在(zai)那兒(er)形成(cheng)剪切(qie)的(de)(de)激(ji)波(bo)前緣。色球(qiu)、過(guo)(guo)渡(du)區(qu)和日(ri)冕(mian)(mian)的(de)(de)溫(wen)度都比太(tai)陽(yang)(yang)表面高,原因還沒(mei)有獲得證實(shi),但(dan)證據指向阿爾文波(bo)可(ke)能攜帶(dai)了足夠的(de)(de)能量將日(ri)冕(mian)(mian)加熱。
對流(liu)層(ceng)上面的(de)(de)(de)太陽(yang)大氣,稱為太陽(yang)光球(qiu)。光球(qiu)是一層(ceng)不透明的(de)(de)(de)氣體薄層(ceng),厚度約(yue)500千米(mi)。它(ta)確(que)定了太陽(yang)非常清晰的(de)(de)(de)邊界,幾乎(hu)所(suo)有的(de)(de)(de)可(ke)見光都是從(cong)這一層(ceng)發射出(chu)來的(de)(de)(de)。
色(se)(se)(se)(se)球(qiu)(qiu)位于(yu)光(guang)(guang)球(qiu)(qiu)之上(shang)。厚度約(yue)2000千米。太陽的(de)(de)(de)(de)溫度分布從核心向外直到光(guang)(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng),都是逐漸下降的(de)(de)(de)(de),但到了(le)色(se)(se)(se)(se)球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng),卻又反(fan)常(chang)上(shang)升,到色(se)(se)(se)(se)球(qiu)(qiu)頂部(bu)時(shi)已達幾萬度。由于(yu)色(se)(se)(se)(se)球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)發出的(de)(de)(de)(de)可見光(guang)(guang)總量不及(ji)光(guang)(guang)球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)1%,因此人們平(ping)常(chang)看不到它。只有在發生日全食(shi)時(shi),即食(shi)既之前幾秒(miao)種或者生光(guang)(guang)以后幾秒(miao)鐘,當光(guang)(guang)球(qiu)(qiu)所發射的(de)(de)(de)(de)明亮光(guang)(guang)線被月(yue)影完全遮掩的(de)(de)(de)(de)短暫(zan)時(shi)間內,在日面邊緣呈現(xian)出狹窄的(de)(de)(de)(de)玫瑰紅色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)(de)發光(guang)(guang)圈層(ceng)(ceng)(ceng),這就(jiu)是色(se)(se)(se)(se)球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)。平(ping)時(shi),科學家們要通過單色(se)(se)(se)(se)光(guang)(guang)(波長為6563埃)色(se)(se)(se)(se)球(qiu)(qiu)望遠(yuan)鏡才能觀(guan)測到太陽色(se)(se)(se)(se)球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)。
日冕(mian)是(shi)太(tai)陽(yang)(yang)大氣的(de)(de)(de)(de)最外(wai)層(ceng),由(you)高溫、低(di)密度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)等(deng)離(li)子體所組成(cheng)。亮(liang)(liang)度(du)(du)(du)微(wei)弱(ruo),在(zai)(zai)(zai)(zai)白光(guang)中的(de)(de)(de)(de)總亮(liang)(liang)度(du)(du)(du)比太(tai)陽(yang)(yang)圓面亮(liang)(liang)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)百(bai)分之一(yi)還低(di),約相當于滿(man)月(yue)的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)度(du)(du)(du),因此只有在(zai)(zai)(zai)(zai)日全食時(shi)才能展現其光(guang)彩,平時(shi)觀測則(ze)(ze)要(yao)使(shi)用專門的(de)(de)(de)(de)日冕(mian)儀。日冕(mian)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)高達百(bai)萬度(du)(du)(du),其大小(xiao)和形(xing)(xing)狀與(yu)太(tai)陽(yang)(yang)活動有關(guan),在(zai)(zai)(zai)(zai)太(tai)陽(yang)(yang)活動極大年(nian)時(shi),日冕(mian)接近圓形(xing)(xing);在(zai)(zai)(zai)(zai)太(tai)陽(yang)(yang)寧靜(jing)年(nian)則(ze)(ze)呈(cheng)(cheng)橢(tuo)圓形(xing)(xing)。自古以(yi)來,觀測日冕(mian)的(de)(de)(de)(de)傳統方法(fa)都是(shi)等(deng)待(dai)一(yi)次(ci)罕見的(de)(de)(de)(de)日全食——在(zai)(zai)(zai)(zai)黑暗的(de)(de)(de)(de)天空背(bei)景上,月(yue)面把明亮(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)光(guang)球(qiu)面遮掩住,而在(zai)(zai)(zai)(zai)日面周圍呈(cheng)(cheng)現出青白色的(de)(de)(de)(de)光(guang)區,就是(shi)人們期待(dai)觀測的(de)(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)最外(wai)層(ceng)大氣——日冕(mian)。
太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)圈,從大(da)約(yue)20太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)半徑(jing)(0.1天(tian)文單位)到太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)系的(de)(de)(de)邊(bian)緣,這(zhe)一大(da)片(pian)環繞著(zhu)太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)空間充滿(man)了伴隨(sui)太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)風離(li)開太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)等離(li)子(zi)體(ti)。他的(de)(de)(de)內側邊(bian)界是太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)風成為(wei)(wei)超阿(a)耳(er)芬波的(de)(de)(de)那層(ceng)位置-流體(ti)的(de)(de)(de)速度超過阿(a)耳(er)芬波。因為(wei)(wei)訊(xun)息只能以(yi)阿(a)耳(er)芬波的(de)(de)(de)速度傳遞,所以(yi)在這(zhe)個(ge)界限之(zhi)外(wai)(wai)的(de)(de)(de)湍(tuan)流和動力學的(de)(de)(de)力量不再(zai)能影響到內部的(de)(de)(de)日冕形狀(zhuang)。太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)風源(yuan)源(yuan)不斷的(de)(de)(de)進入太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)圈之(zhi)中并向外(wai)(wai)吹拂(fu),使(shi)得太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)磁場形成螺旋的(de)(de)(de)形狀(zhuang),直到在距離(li)太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)超過50天(tian)文單位之(zhi)外(wai)(wai)撞擊(ji)到日鞘為(wei)(wei)止。
在2004年(nian)12月(yue),旅行者(zhe)1號探測(ce)器已穿越(yue)(yue)過被認(ren)為是日(ri)鞘部分的激波(bo)前緣。兩(liang)艘航海家(jia)太空船在穿越(yue)(yue)邊界時(shi)都(dou)偵測(ce)與記錄到能量超過一(yi)般微粒的高能粒子。
陽光(guang)是地(di)球(qiu)(qiu)能(neng)量(liang)的主要來源。太陽常數(shu)是在(zai)距離太陽1天(tian)文(wen)單(dan)位(wei)的位(wei)置(也(ye)就是在(zai)或接(jie)近地(di)球(qiu)(qiu)),直接(jie)暴露(lu)在(zai)陽光(guang)下(xia)的每單(dan)位(wei)面積接(jie)收到的能(neng)量(liang),其值約相當于(yu)1,368W/m2(瓦每平方米)。經過大(da)氣層的吸收后,抵(di)達(da)地(di)球(qiu)(qiu)表面的陽光(guang)已(yi)經衰減——在(zai)大(da)氣清澈且太陽接(jie)近天(tian)頂的條件下(xia)也(ye)只有約1,000W/m2。
有許(xu)多種(zhong)天然的(de)合成(cheng)過程可以利用太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)-光(guang)合作(zuo)用是植物以化學的(de)方式(shi)從陽(yang)(yang)(yang)光(guang)中擷(xie)取能(neng)量(liang)(liang)(氧的(de)釋出和(he)碳化合物的(de)減少),直接加熱或(huo)(huo)使用太陽(yang)(yang)(yang)電(dian)(dian)池轉(zhuan)(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)(dian)的(de)儀器(qi)被使用在太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)發(fa)電(dian)(dian)的(de)設備上,或(huo)(huo)進行(xing)其他(ta)的(de)工(gong)作(zuo);有時也會(hui)使用集光(guang)式(shi)太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(也就(jiu)是凝聚陽(yang)(yang)(yang)光(guang))。儲存在原油和(he)其它化石燃(ran)料中的(de)能(neng)量(liang)(liang)是來自遙遠(yuan)的(de)過去(qu)經由光(guang)合作(zuo)用轉(zhuan)(zhuan)換(huan)的(de)太陽(yang)(yang)(yang)能(neng)。
太(tai)(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)(wai)層,從它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)向(xiang)下(xia)至大(da)約200,000公里(或(huo)是70%的(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽半徑),太(tai)(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)(de)(de)等離(li)子(zi)體已經(jing)不夠(gou)稠(chou)密(mi)或(huo)不夠(gou)熱不再(zai)能(neng)經(jing)由(you)傳(chuan)(chuan)導(dao)作用有效的(de)(de)(de)(de)(de)將內部的(de)(de)(de)(de)(de)熱向(xiang)外(wai)(wai)傳(chuan)(chuan)送(song);換(huan)言之,它(ta)已經(jing)不夠(gou)透明(ming)了。結(jie)果(guo)是,當熱柱攜(xie)帶熱物(wu)質前往(wang)表(biao)面(mian)(光球)產生了熱對(dui)流。一旦(dan)這(zhe)些物(wu)質在(zai)表(biao)面(mian)變冷,它(ta)會向(xiang)下(xia)切(qie)入對(dui)流帶的(de)(de)(de)(de)(de)底部,再(zai)從輻射帶的(de)(de)(de)(de)(de)頂部獲得更多的(de)(de)(de)(de)(de)熱量(liang)在(zai)可見的(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽表(biao)面(mian),溫度已經(jing)降(jiang)至5700K,而且密(mi)度也只有0.2公克(ke)/立方米(大(da)約是海平(ping)面(mian)密(mi)度的(de)(de)(de)(de)(de)六千分之一)。
在(zai)對(dui)(dui)流(liu)帶的(de)(de)熱柱形成在(zai)太(tai)陽表(biao)面上非常重要的(de)(de),像(xiang)是米粒組(zu)織和超米粒組(zu)織。在(zai)對(dui)(dui)流(liu)帶的(de)(de)湍流(liu)會(hui)在(zai)太(tai)陽內部的(de)(de)外圍(wei)部分(fen)造成“小尺度”的(de)(de)發電機,這會(hui)在(zai)太(tai)陽表(biao)面的(de)(de)各處產生磁南極和磁北(bei)極。太(tai)陽的(de)(de)熱柱是貝納(na)得(de)穴(xue)流(liu)因此往(wang)往(wang)像(xiang)六角型的(de)(de)棱(leng)鏡。
作為一顆恒星,太(tai)(tai)陽(yang),其總(zong)體外(wai)觀(guan)性質(zhi)(zhi)是(shi)(shi),光度(du)為383億(yi)(yi)億(yi)(yi)億(yi)(yi)瓦,絕對星等(deng)為4.8。是(shi)(shi)一顆黃色(se)G2型(xing)矮星,有(you)效溫(wen)度(du)等(deng)于開(kai)氏(shi)5800度(du)。太(tai)(tai)陽(yang)與在軌道上繞它(ta)公轉的(de)(de)(de)(de)(de)地球的(de)(de)(de)(de)(de)平均距離為149597870千米(mi)(499.005光秒(miao)或1天文單(dan)位)。按質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)計,它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)物質(zhi)(zhi)構成(cheng)是(shi)(shi)71%的(de)(de)(de)(de)(de)氫、26%的(de)(de)(de)(de)(de)氦和少量(liang)(liang)較重元(yuan)素(su)。它(ta)們都是(shi)(shi)通(tong)過核聚變(bian)來(lai)釋放能量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de),根據(ju)理論太(tai)(tai)陽(yang)最(zui)后核聚變(bian)反應產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)物質(zhi)(zhi)是(shi)(shi)鐵和銅等(deng)金(jin)屬。
日地平均的距離(li)(1天文(wen)單位):1.49597870×1011米(1億(yi)5千(qian)萬公里)
日地最(zui)遠的距離:1.5210×1011米
日地最近(jin)的距離(li):1.4710×1011米
遠日點與近日點距離相差500萬千米
視(shi)星等:-26.74等
絕(jue)對星(xing)等:4.83等
熱星(xing)等:-26.82等
絕對(dui)熱星等(deng):4.75等(deng)
太陽
日地平(ping)均距離 149,598,000千米
半(ban)徑(jing) 696,000千(qian)米
質量(liang) 1.989×1033克
平(ping)均(jun)密度 1.409克/立方厘米
有效溫度 5,770K
自轉會合周期 26.9日(ri)(ri)(赤道(dao));31.1日(ri)(ri)(極區)
光譜型 G2V
目視星等 -26.74等
目視絕對星(xing)等(deng) 4.83等(deng)
表面重力加速度 27,400厘米/平方秒
表面逃逸速(su)度(du) 617.7千(qian)米/秒
中(zhong)心溫(wen)度 約(yue)15,000,000K
中心(xin)密(mi)度 約160克/立方厘米
年齡 50億年
表面面積 大約6.09×1012平方千米
體積 大約1.412×101?立方(fang)千(qian)米
日冕層溫度(du) 5×200K
發光度(LS) 大(da)約3.827×102?Js?1
太陽壽命 約100億年
天文符號 ☉
太陽活動周期(qi) 11.04年
總輻射功率 3.86×102?瓦特
光(guang)球(qiu)成分(fen)(質量)
名稱 所占百分比(bi)
氫(qing) 73.46%
氦(hai) 24.85%
氧 0.77%
碳 0.29%
鐵 0.16%
氖 0.12%
氮 0.09%
硅 0.07%
鎂 0.05%
硫 0.04%
太陽(yang)(yang)輻射的(de)峰(feng)值波長(500納米)介于光(guang)譜中藍(lan)光(guang)和綠光(guang)的(de)過渡區域。恒星的(de)溫(wen)度與(yu)其輻射中占主(zhu)要地(di)位的(de)波長有密切關(guan)系。就太陽(yang)(yang)來說,其表面的(de)溫(wen)度大約在(zai)5800K。然而,由于人的(de)眼(yan)睛(jing)對峰(feng)值波長周圍的(de)其它顏色(se)更敏感,所以太陽(yang)(yang)看起來呈(cheng)現出白色(se)或是黃(huang)白色(se)。
核心是太陽內(nei)(nei)唯一能(neng)(neng)經由核聚(ju)變(bian)產生大量能(neng)(neng)量的區域(yu),溫(wen)度(du)高達1570萬K。99%的能(neng)(neng)量產生在(zai)太陽半徑的24%以內(nei)(nei),而在(zai)30%半徑處,核聚(ju)變(bian)反應幾(ji)乎完全停止。
光球(qiu)層(ceng)上最顯著的(de)現象就(jiu)是太陽黑子,所謂(wei)太陽黑子,只指太陽光球(qiu)層(ceng)上的(de)溫度(du)相對(dui)較低的(de)區域,其溫度(du)約為(wei)4500K,而光球(qiu)其余部分的(de)溫度(du)約為(wei)5777K。
色球厚(hou)度約(yue)2000千(qian)米,太陽的溫(wen)度分布從核心向外直到光球層,都是逐漸(jian)下降的,但到了色球層,卻(que)又反常上升,到接近頂端(duan)的溫(wen)度大約(yue)在20000K。
日冕(mian)是(shi)太陽(yang)大氣的最外層,它(ta)由高溫、低(di)密度的等離子體所組成,日冕(mian)的溫度高達(da)百萬度。
太(tai)陽(yang)看起來很平靜,實際上無時無刻不(bu)在發(fa)生劇烈的(de)(de)活(huo)(huo)動。太(tai)陽(yang)由里向(xiang)外分別為太(tai)陽(yang)核反應區、太(tai)陽(yang)對流(liu)層、太(tai)陽(yang)大氣層。其中(zhong)22億分之一的(de)(de)能量輻射到地(di)球,成為地(di)球上光和熱的(de)(de)主要來源。太(tai)陽(yang)表面和大氣層中(zhong)的(de)(de)活(huo)(huo)動現象,諸如(ru)太(tai)陽(yang)黑子、耀斑(ban)和日(ri)冕物質噴發(fa)(日(ri)珥)等,會使太(tai)陽(yang)風大大增強,造(zao)成許多地(di)球物理(li)現象──例如(ru)極光增多、大氣電離層和地(di)磁(ci)的(de)(de)變化。
太(tai)陽(yang)(yang)活動(dong)和太(tai)陽(yang)(yang)風的增強還會嚴重(zhong)干擾地球上無線電(dian)(dian)通(tong)訊及航(hang)(hang)天設備(bei)的正常工(gong)作(zuo),使衛星上的精密(mi)電(dian)(dian)子(zi)儀(yi)器(qi)遭受損害,地面(mian)通(tong)訊網絡、電(dian)(dian)力(li)控(kong)制網絡發(fa)生混亂,甚至(zhi)可能對航(hang)(hang)天飛機(ji)和空間(jian)站中宇(yu)航(hang)(hang)員的生命(ming)構成威脅。因此,監測太(tai)陽(yang)(yang)活動(dong)和太(tai)陽(yang)(yang)風的強度,適時(shi)作(zuo)出“空間(jian)氣(qi)象”預報,越來越顯(xian)得重(zhong)要。
4000年(nian)(nian)(nian)前(qian)古時候祖先肉眼都看到(dao)了像3條腿的(de)(de)(de)(de)烏鴉的(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi),通過一般(ban)的(de)(de)(de)(de)光(guang)學(xue)望遠(yuan)鏡觀測太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang),觀測到(dao)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)光(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)活(huo)動(dong)。在(zai)光(guang)球(qiu)(qiu)上(shang)(shang)常常可以看到(dao)很多(duo)(duo)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)色斑點,它們叫做“太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)”。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)在(zai)日(ri)面(mian)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)大小、多(duo)(duo)少、位置和形態等,每天(tian)都不同。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)是(shi)(shi)光(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)物(wu)質劇烈(lie)運(yun)動(dong)而形成的(de)(de)(de)(de)局部強磁(ci)場區域,也是(shi)(shi)光(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)活(huo)動(dong)的(de)(de)(de)(de)重要標(biao)志。長期觀測太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)就會發現,有的(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)(fen)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)多(duo)(duo),有的(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)(fen)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)少,有時甚(shen)至幾天(tian),幾十天(tian)日(ri)面(mian)上(shang)(shang)都沒有黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)。天(tian)文學(xue)家(jia)們早(zao)就注意到(dao),太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)從最多(duo)(duo)或(huo)最少的(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)(fen)到(dao)下一次(ci)最多(duo)(duo)或(huo)最少的(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)(fen),大約相隔11年(nian)(nian)(nian)。也就是(shi)(shi)說,太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)有平均11年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)活(huo)動(dong)周(zhou)(zhou)期,這也是(shi)(shi)整(zheng)個太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)活(huo)動(dong)周(zhou)(zhou)期。天(tian)文學(xue)家(jia)把(ba)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)最多(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)(fen)稱之為“太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活(huo)動(dong)峰年(nian)(nian)(nian)”,把(ba)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)(hei)(hei)(hei)子(zi)最少的(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)(fen)稱之為“太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活(huo)動(dong)谷年(nian)(nian)(nian)”。
經(jing)(jing)過(guo)數世紀(ji)的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu),人類對太陽黑子的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)已經(jing)(jing)有(you)了一定的(de)(de)成果(guo)。
分為以下幾點:
1.太(tai)陽黑子是太(tai)陽表面溫度相(xiang)對較低而(er)顯得黑的區域。
2.黑子會對(dui)地球的磁場和(he)電離層產生(sheng)干擾(rao),指南針不能正確指示方(fang)向,動物迷路,無線(xian)電通訊(xun)受到嚴重影響或中斷(duan),直(zhi)接危害飛機、輪船、人造衛星等(deng)通訊(xun)系統安(an)全(quan)。
太(tai)陽黑(hei)子(zi)活動(dong)的高峰期,太(tai)陽會發(fa)射大量(liang)的高能粒子(zi)流(liu)與(yu)X射線,引起(qi)地球磁暴現象,導(dao)致氣(qi)候異常(chang),地球上微生物因(yin)此大量(liang)繁殖,這就為流(liu)行疾病提供了溫床。
同(tong)時,太陽黑(hei)子的活動,還會引起生(sheng)物體(ti)物質出現(xian)電離現(xian)象,引起感冒(mao)病毒中遺傳因子變(bian)異(yi),或(huo)者發生(sheng)突(tu)變(bian)性的遺傳,產生(sheng)強感染力的亞(ya)型流感病毒,形(xing)成(cheng)流行(xing)性感冒(mao),或(huo)者導致人體(ti)的生(sheng)理發生(sheng)其他(ta)復雜的生(sheng)化反應,影響健康。
因此,太陽黑子(zi)量(liang)達到(dao)高峰期時(shi),人類要及早(zao)預防流行性疾病。
有趣的(de)是,一(yi)位瑞(rui)士(shi)天文學家發(fa)現(xian)(xian),太陽黑(hei)子(zi)多(duo)(duo)的(de)時(shi)(shi)候,氣(qi)候干(gan)燥(zao),農業(ye)豐(feng)收,黑(hei)子(zi)少的(de)時(shi)(shi)候,暴(bao)雨(yu)成災。地(di)(di)震工(gong)作者發(fa)現(xian)(xian),太陽黑(hei)子(zi)數(shu)目增多(duo)(duo)的(de)時(shi)(shi)候,地(di)(di)球上的(de)地(di)(di)震也多(duo)(duo)。植物(wu)學家發(fa)現(xian)(xian),植物(wu)的(de)生長也隨著太陽黑(hei)子(zi)的(de)出現(xian)(xian)而呈現(xian)(xian)11年周期的(de)變化,黑(hei)子(zi)多(duo)(duo)長得快,黑(hei)子(zi)少長得慢。
太陽(yang)耀斑是(shi)一(yi)(yi)種劇烈的(de)(de)太陽(yang)活(huo)動(dong),是(shi)太陽(yang)能量高度(du)集中(zhong)釋(shi)放(fang)的(de)(de)過程。一(yi)(yi)般(ban)認為發(fa)生在(zai)色球層中(zhong),所以也叫“色球爆發(fa)”。其主要觀測特(te)征是(shi),日面(mian)上(常在(zai)黑子群上空)突(tu)然出現(xian)迅速(su)發(fa)展的(de)(de)亮斑閃(shan)耀,其壽命(ming)僅在(zai)幾分鐘到幾十(shi)分鐘之(zhi)間,亮度(du)上升(sheng)迅速(su),下降較慢。特(te)別(bie)是(shi)在(zai)太陽(yang)活(huo)動(dong)峰年(nian),耀斑出現(xian)頻繁且(qie)強度(du)變強。
別看它只是一個亮點(dian),一旦(dan)出(chu)現,簡直是一次驚天動(dong)地的(de)大爆發(fa)(fa)。這一增(zeng)亮釋(shi)放(fang)的(de)能量相(xiang)當于10萬(wan)至100萬(wan)次強(qiang)火山爆發(fa)(fa)的(de)總能量,或相(xiang)當于上百(bai)億枚(mei)百(bai)噸(dun)級氫彈的(de)爆炸;而一次較大的(de)耀斑爆發(fa)(fa),在(zai)一二十分(fen)鐘內可釋(shi)放(fang)10的(de)25次冪焦(jiao)耳的(de)巨大能量。
除(chu)了日面局部突然增(zeng)亮的現象(xiang)外,耀斑(ban)更主要表(biao)現在從射(she)(she)(she)電(dian)波段直到X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)的輻(fu)射(she)(she)(she)通量的突然增(zeng)強(qiang);耀斑(ban)所(suo)發射(she)(she)(she)的輻(fu)射(she)(she)(she)種類繁(fan)多,除(chu)可見光(guang)外,有(you)(you)(you)紫(zi)外線(xian)(xian)(xian)、X射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)和伽瑪射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian),有(you)(you)(you)紅外線(xian)(xian)(xian)和射(she)(she)(she)電(dian)輻(fu)射(she)(she)(she),還有(you)(you)(you)沖擊波和高能(neng)粒(li)子流(liu),甚至有(you)(you)(you)能(neng)量特高的宇宙射(she)(she)(she)線(xian)(xian)(xian)。
耀斑(ban)對地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)空間環(huan)境造成很大(da)(da)影響。太陽(yang)色球(qiu)(qiu)(qiu)層中一聲爆炸,地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)大(da)(da)氣(qi)層即刻(ke)出現繚繞余音。耀斑(ban)爆發(fa)時(shi),發(fa)出大(da)(da)量(liang)的(de)高(gao)(gao)(gao)能粒(li)子(zi)(zi)到達地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)軌(gui)道附(fu)近時(shi),將會(hui)嚴重(zhong)危及宇(yu)(yu)宙(zhou)飛行器(qi)內(nei)的(de)宇(yu)(yu)航員和儀器(qi)的(de)安全。當耀斑(ban)輻射(she)(she)來到地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)附(fu)近時(shi),與(yu)大(da)(da)氣(qi)分子(zi)(zi)發(fa)生劇烈碰(peng)撞,破壞(huai)電(dian)離(li)層,使它失去反射(she)(she)無線電(dian)電(dian)波的(de)功能。無線電(dian)通(tong)信(xin)尤(you)其(qi)是(shi)短波通(tong)信(xin),以及電(dian)視臺(tai)、電(dian)臺(tai)廣播,會(hui)受到干擾(rao)甚至中斷(duan)。耀斑(ban)發(fa)射(she)(she)的(de)高(gao)(gao)(gao)能帶電(dian)粒(li)子(zi)(zi)流與(yu)地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)高(gao)(gao)(gao)層大(da)(da)氣(qi)作用,產生極光,并干擾(rao)地(di)球(qiu)(qiu)(qiu)磁(ci)場而引起磁(ci)暴。
此外,耀斑(ban)對氣象(xiang)和水文等(deng)方面也有著不(bu)同程度(du)的直接或(huo)間(jian)接影響正因(yin)為如此,人們對耀斑(ban)爆發的探(tan)測和預報的關切程度(du)與(yu)日俱增,正在(zai)努力揭開(kai)耀斑(ban)的奧(ao)秘。
太陽(yang)(yang)(yang)光(guang)球(qiu)層(ceng)上比周(zhou)圍更明亮(liang)的(de)(de)(de)(de)斑(ban)狀組織。用天文望遠鏡對它觀測時,常(chang)常(chang)可以發現:在光(guang)球(qiu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面有(you)的(de)(de)(de)(de)明亮(liang)有(you)的(de)(de)(de)(de)深(shen)(shen)暗。這種明暗斑(ban)點是(shi)由于這里的(de)(de)(de)(de)溫度高(gao)(gao)(gao)低(di)不同而形(xing)成的(de)(de)(de)(de),比較(jiao)深(shen)(shen)暗的(de)(de)(de)(de)斑(ban)點叫做“太陽(yang)(yang)(yang)黑子(zi)”,比較(jiao)明亮(liang)的(de)(de)(de)(de)斑(ban)點叫做“光(guang)斑(ban)”。光(guang)斑(ban)常(chang)在太陽(yang)(yang)(yang)表(biao)(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)邊(bian)緣(yuan)“表(biao)(biao)(biao)演(yan)”,卻很少在太陽(yang)(yang)(yang)表(biao)(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)中心(xin)區露面。因為太陽(yang)(yang)(yang)表(biao)(biao)(biao)面中心(xin)區的(de)(de)(de)(de)輻射屬于光(guang)球(qiu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)較(jiao)深(shen)(shen)氣層(ceng),而邊(bian)緣(yuan)的(de)(de)(de)(de)光(guang)主要來源光(guang)球(qiu)層(ceng)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)部位,所以,光(guang)斑(ban)比太陽(yang)(yang)(yang)表(biao)(biao)(biao)面高(gao)(gao)(gao)些,可以算得上是(shi)光(guang)球(qiu)層(ceng)上的(de)(de)(de)(de)“高(gao)(gao)(gao)原(yuan)”。
光(guang)斑也是(shi)太(tai)陽(yang)上(shang)一種強烈(lie)風暴(bao),天文(wen)學家把它(ta)(ta)戲稱(cheng)為(wei)“高(gao)(gao)原風暴(bao)”。不(bu)(bu)(bu)過(guo),與(yu)(yu)(yu)烏云翻滾,大雨滂沱(tuo),狂(kuang)風卷(juan)地百草折的(de)(de)地面(mian)風暴(bao)相(xiang)比(bi),“高(gao)(gao)原風暴(bao)”的(de)(de)性(xing)格要溫和得多。光(guang)斑的(de)(de)亮度(du)只(zhi)比(bi)寧靜光(guang)球層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)略強一些,一般只(zhi)大10%;溫度(du)比(bi)寧靜光(guang)球層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)高(gao)(gao)300℃。許多光(guang)斑與(yu)(yu)(yu)太(tai)陽(yang)黑(hei)子(zi)還(huan)結下不(bu)(bu)(bu)解之緣,常(chang)常(chang)環(huan)繞在(zai)太(tai)陽(yang)黑(hei)子(zi)周圍(wei)“表(biao)演”。少部(bu)分光(guang)斑與(yu)(yu)(yu)太(tai)陽(yang)黑(hei)子(zi)無關,活躍(yue)在(zai)70°高(gao)(gao)緯區域,面(mian)積比(bi)較(jiao)小,光(guang)斑平均壽(shou)(shou)命約為(wei)15天,較(jiao)大的(de)(de)光(guang)斑壽(shou)(shou)命可達(da)三個月。光(guang)斑不(bu)(bu)(bu)僅出現在(zai)光(guang)球層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang),色(se)球層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)也有它(ta)(ta)活動的(de)(de)場所。當它(ta)(ta)在(zai)色(se)球層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)“表(biao)演”時,活動的(de)(de)位置與(yu)(yu)(yu)在(zai)光(guang)球層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)露面(mian)時大致吻合。不(bu)(bu)(bu)過(guo),出現在(zai)色(se)球層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)叫“光(guang)斑”,而(er)叫“譜(pu)斑”。實際上(shang),光(guang)斑與(yu)(yu)(yu)譜(pu)斑是(shi)同一個整體,只(zhi)是(shi)因為(wei)它(ta)(ta)們的(de)(de)“住所”高(gao)(gao)度(du)不(bu)(bu)(bu)同而(er)已,這就好(hao)比(bi)是(shi)一幢(chuang)樓(lou)房(fang),光(guang)斑住在(zai)樓(lou)下,譜(pu)斑住在(zai)樓(lou)上(shang)。
米(mi)(mi)粒組織是(shi)太陽光球層上的一種日面(mian)結構。呈(cheng)多(duo)角形小(xiao)顆(ke)粒形狀,得(de)用天文望(wang)遠鏡才能觀測(ce)到。米(mi)(mi)粒組織的溫度比米(mi)(mi)粒間區(qu)域的溫度約高300℃,因(yin)此,顯得(de)比較明亮(liang)易見。雖說它們是(shi)小(xiao)顆(ke)粒,實際(ji)的直徑(jing)也有1000公里~2000公里。
明亮的米(mi)粒組織很(hen)可能是從對流層(ceng)上升(sheng)到光(guang)球的熱(re)氣團,不隨時間變化且(qie)均勻分布,且(qie)呈現激烈的起伏運動。米(mi)粒組織上升(sheng)到一定的高度(du)時很(hen)快(kuai)就會變冷,并(bing)馬(ma)上沿著上升(sheng)熱(re)氣流之(zhi)間的空隙(xi)處下(xia)降;壽(shou)(shou)命(ming)也(ye)非常(chang)短暫(zan)來去(qu)匆匆,從產生(sheng)到消失(shi),幾乎比地球大氣層(ceng)中的云消煙(yan)散還要快(kuai)平均壽(shou)(shou)命(ming)只有幾分鐘,此外,發(fa)現的超米(mi)粒組織,其(qi)尺度(du)達(da)3萬(wan)公里左(zuo)右,壽(shou)(shou)命(ming)約為20小時。
太(tai)陽(yang)風是一種(zhong)連續存(cun)在,來(lai)自太(tai)陽(yang)并以200-800km/s的(de)(de)速度(du)運動(dong)的(de)(de)等離子(zi)體流這種(zhong)物質雖然與(yu)地球上的(de)(de)空氣(qi)不同,不是由(you)氣(qi)體的(de)(de)分(fen)子(zi)組成,而是由(you)更簡單的(de)(de)比原子(zi)還小一個層(ceng)次的(de)(de)基本(ben)粒子(zi)——質子(zi)和電子(zi)等組成,但(dan)它們(men)流動(dong)時(shi)所(suo)產生的(de)(de)效應與(yu)空氣(qi)流動(dong)十(shi)分(fen)相似,所(suo)以稱它為太(tai)陽(yang)風。
當然(ran),太陽風的(de)(de)密(mi)度與地(di)球(qiu)上(shang)的(de)(de)風的(de)(de)密(mi)度相(xiang)比,是(shi)(shi)非常非常稀薄而(er)微(wei)不足道的(de)(de),一般情況下,在地(di)球(qiu)附(fu)近的(de)(de)行星際空間中,每(mei)(mei)立(li)方厘米(mi)(mi)有(you)幾(ji)個到幾(ji)十個粒(li)子(zi)。而(er)地(di)球(qiu)上(shang)風的(de)(de)密(mi)度則為每(mei)(mei)立(li)方厘米(mi)(mi)有(you)2687億億個分(fen)(fen)子(zi)。太陽風雖然(ran)十分(fen)(fen)稀薄,但(dan)它刮起(qi)來的(de)(de)猛烈勁卻遠遠勝過地(di)球(qiu)上(shang)的(de)(de)風。在地(di)球(qiu)上(shang),12級臺風的(de)(de)風速(su)是(shi)(shi)每(mei)(mei)秒(miao)32.5米(mi)(mi)以上(shang)而(er)太陽風的(de)(de)風速(su),在地(di)球(qiu)附(fu)近卻經常保持在每(mei)(mei)秒(miao)350~450千(qian)米(mi)(mi),是(shi)(shi)地(di)球(qiu)風速(su)的(de)(de)上(shang)萬倍,最(zui)猛烈時可達每(mei)(mei)秒(miao)800千(qian)米(mi)(mi)以上(shang)。
太(tai)(tai)陽風從(cong)太(tai)(tai)陽大(da)氣最外層(ceng)的(de)(de)日冕(mian),向空間持續拋射(she)出(chu)來(lai)(lai)的(de)(de)物質(zhi)粒子流(liu)。這種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)粒子流(liu)是(shi)從(cong)冕(mian)洞中噴射(she)出(chu)來(lai)(lai)的(de)(de),其主要(yao)成分是(shi)氫粒子和氦粒子。太(tai)(tai)陽風有(you)兩種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong):一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)持續不斷(duan)地輻射(she)出(chu)來(lai)(lai),速(su)(su)度(du)較(jiao)小,粒子含量也(ye)較(jiao)少(shao),被稱為(wei)“持續太(tai)(tai)陽風”;另一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)在(zai)太(tai)(tai)陽活(huo)動(dong)時輻射(she)出(chu)來(lai)(lai),速(su)(su)度(du)較(jiao)大(da),粒子含量也(ye)較(jiao)多(duo),這種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)太(tai)(tai)陽風被稱為(wei)“擾(rao)動(dong)太(tai)(tai)陽風”。擾(rao)動(dong)太(tai)(tai)陽風對地球(qiu)的(de)(de)影響很大(da),當它抵達地球(qiu)時,往(wang)往(wang)引起(qi)很大(da)的(de)(de)磁暴與強烈(lie)的(de)(de)極光,同時也(ye)產生(sheng)電離層(ceng)騷擾(rao)。
冕(mian)(mian)洞的分布(bu)區域可達太(tai)陽(yang)(yang)表(biao)面(mian)多數地(di)區,尤其是(shi)在太(tai)陽(yang)(yang)的兩極地(di)區,科(ke)學家已經發(fa)現(xian)冕(mian)(mian)洞內(nei)部(bu)存在磁(ci)場線的閉合和開放,如果磁(ci)場線突然打開或者閉合,那么太(tai)陽(yang)(yang)表(biao)面(mian)就會出現(xian)較大(da)范圍(wei)的冕(mian)(mian)洞覆蓋現(xian)象(xiang),其分布(bu)區域遠大(da)于(yu)兩極地(di)區,冕(mian)(mian)洞形成時可攜(xie)帶大(da)量(liang)的炙熱等離(li)子體,磁(ci)場線開放的區域可以看(kan)到冕(mian)(mian)洞的一(yi)些細(xi)節上變化,比如冕(mian)(mian)洞周圍(wei)出現(xian)類似浪花狀的結(jie)構(gou)等。
事實上,冕洞(dong)分布在日冕物質中密度較低(di)的空間,而(er)且(qie)溫度極高,可達(da)到數百萬(wan)度。
太陽動力學天文臺目(mu)前(qian)正(zheng)在監(jian)視太陽表(biao)面(mian)的異常變化,太陽正(zheng)處于(yu)為期11年的活動周期高(gao)峰(feng)時(shi)段,未(wei)來(lai)我們(men)還將看到強烈的太陽耀斑以及(ji)日冕物質(zhi)拋(pao)射等現象。
這些(xie)太陽(yang)活(huo)(huo)動(dong)(dong)的背后都有磁場因素的介入,對太陽(yang)活(huo)(huo)動(dong)(dong)的判斷似乎較為困難。科學家還發(fa)(fa)現如果冕洞(dong)發(fa)(fa)生(sheng)的區域分布(bu)在(zai)太陽(yang)表面的高緯(wei)度地區,那么可形成速度較快的太陽(yang)風(feng)。
太(tai)陽(yang)上絕大(da)多(duo)數(shu)的(de)(de)氫正(zheng)逐(zhu)漸燃燒轉變為(wei)氦(hai),可以(yi)說太(tai)陽(yang)正(zheng)處于(yu)最穩定(ding)的(de)(de)主序(xu)星階段。對太(tai)陽(yang)這(zhe)樣質量的(de)(de)恒星而(er)(er)言,主序(xu)星階段約(yue)可持續110億年。恒星由于(yu)放(fang)出光(guang)而(er)(er)慢慢地(di)在(zai)收(shou)縮(suo),而(er)(er)在(zai)收(shou)縮(suo)過程(cheng)中,中心部分的(de)(de)密度(du)就會(hui)(hui)增加,壓力(li)也(ye)會(hui)(hui)升高(gao),使(shi)得氫會(hui)(hui)燃燒得更厲害(hai),這(zhe)樣一來溫度(du)就會(hui)(hui)升高(gao),太(tai)陽(yang)的(de)(de)亮度(du)也(ye)會(hui)(hui)逐(zhu)漸增強。太(tai)陽(yang)自(zi)從(cong)45億年前進入主序(xu)星階段到如今(jin),太(tai)陽(yang)光(guang)的(de)(de)亮度(du)增強了30%,預計今(jin)后(hou)還會(hui)(hui)繼續增強,使(shi)地(di)球溫度(du)不斷升高(gao)。
65億年后(hou),當太(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)序(xu)星(xing)階(jie)(jie)(jie)段(duan)結(jie)束時,預計(ji)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)光(guang)的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)度(du)(du)(du)將是(shi)如今(jin)的(de)(de)(de)(de)2.2倍,而(er)地球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)平均(jun)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)要比如今(jin)高(gao)60℃左右(you)。屆時就算地球(qiu)(qiu)上仍有(you)海水(shui),恐怕也(ye)(ye)快被蒸發(fa)光(guang)了。若僅從(cong)平均(jun)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)來(lai)(lai)看,火(huo)星(xing)反而(er)會(hui)是(shi)最適(shi)宜人類居住(zhu)的(de)(de)(de)(de)星(xing)球(qiu)(qiu)。在(zai)主(zhu)序(xu)星(xing)階(jie)(jie)(jie)段(duan),因(yin)恒星(xing)自身引力而(er)造成(cheng)收縮(suo)的(de)(de)(de)(de)這股向內的(de)(de)(de)(de)力和因(yin)燃燒而(er)引起的(de)(de)(de)(de)向外(wai)的(de)(de)(de)(de)力會(hui)互相牽制而(er)達(da)到(dao)平衡。但(dan)在(zai)65億年后(hou),太(tai)(tai)(tai)陽(yang)中心(xin)部分的(de)(de)(de)(de)氫會(hui)燃盡(jin),最后(hou)只(zhi)剩下其(qi)周(zhou)圍的(de)(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)殼狀(zhuang)部分有(you)氫燃燒。在(zai)球(qiu)(qiu)殼內不再(zai)燃燒的(de)(de)(de)(de)區域,由于抵消引力的(de)(de)(de)(de)向外(wai)的(de)(de)(de)(de)力減弱而(er)開始(shi)急速收縮(suo),此時太(tai)(tai)(tai)陽(yang)會(hui)越來(lai)(lai)越亮(liang)(liang),球(qiu)(qiu)殼外(wai)側部分因(yin)受到(dao)影響(xiang)而(er)導致溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)升(sheng)高(gao)并開始(shi)膨(peng)脹,這便是(shi)另一個階(jie)(jie)(jie)段(duan)--紅巨(ju)星(xing)階(jie)(jie)(jie)段(duan)的(de)(de)(de)(de)開始(shi)。紅巨(ju)星(xing)階(jie)(jie)(jie)段(duan)會(hui)持續數億年,其(qi)間(jian)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)亮(liang)(liang)度(du)(du)(du)會(hui)達(da)到(dao)如今(jin)的(de)(de)(de)(de)2000倍,木星(xing)和土(tu)(tu)星(xing)周(zhou)圍的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)也(ye)(ye)會(hui)升(sheng)高(gao),木星(xing)的(de)(de)(de)(de)冰衛(wei)星(xing)以及作為土(tu)(tu)星(xing)特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)環都會(hui)被蒸發(fa)得無影無蹤(zong),最后(hou),太(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)外(wai)層部分甚至會(hui)膨(peng)脹到(dao)如今(jin)的(de)(de)(de)(de)地球(qiu)(qiu)軌(gui)道附近。
另一(yi)方面,從外層(ceng)部分會不斷(duan)放出氣(qi)體,最終太(tai)陽的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)會減至主(zhu)序星(xing)(xing)(xing)階段的(de)60%。因(yin)太(tai)陽引力減弱之故,行星(xing)(xing)(xing)開始遠離太(tai)陽。當太(tai)陽質(zhi)(zhi)量(liang)減至原來的(de)60%時,行星(xing)(xing)(xing)和(he)太(tai)陽的(de)距(ju)(ju)離要比現在擴大70%。這樣一(yi)來,雖然水星(xing)(xing)(xing)和(he)金星(xing)(xing)(xing)被吞(tun)沒的(de)可(ke)能性極(ji)大,但(dan)地球在太(tai)陽外層(ceng)部分到達之前應該(gai)會拉(la)大距(ju)(ju)離而(er)存活下來,火星(xing)(xing)(xing)和(he)木星(xing)(xing)(xing)型行星(xing)(xing)(xing)(木星(xing)(xing)(xing),土星(xing)(xing)(xing),天王星(xing)(xing)(xing),海(hai)王星(xing)(xing)(xing))也會存活下來。
像太(tai)陽(yang)這般質(zhi)量(liang)的(de)星(xing)(xing)球,在其密度已變(bian)得非常高的(de)中(zhong)心部(bu)分(fen)只會(hui)收縮到(dao)一定程度,也就是溫(wen)度只會(hui)升高到(dao)某種程度,中(zhong)心部(bu)分(fen)的(de)火會(hui)漸(jian)漸(jian)消失(shi)。太(tai)陽(yang)逐漸(jian)失(shi)去光芒,膨(peng)脹的(de)外層部(bu)分(fen)將(jiang)(jiang)(jiang)收縮,冷(leng)卻成致(zhi)密的(de)白矮(ai)星(xing)(xing)。通過紅巨(ju)星(xing)(xing)時代考驗而存留(liu)下來的(de)行(xing)星(xing)(xing)將(jiang)(jiang)(jiang)會(hui)繼續圍繞太(tai)陽(yang)運行(xing),所(suo)有一切都(dou)將(jiang)(jiang)(jiang)被凍(dong)結,最后太(tai)陽(yang)系迎接的(de)將(jiang)(jiang)(jiang)會(hui)是寂靜狀態(tai)的(de)結束。
若太陽(yang)這種恒星變為白矮星,每秒自轉(zhuan)一周(zhou)。密度(du)至少(shao)為1.41×1011kg/m3。
太陽受探測歷史
時間(jian)(年) 探(tan)測器名稱 國家 成就
1960-1968 先驅者(zhe)5-9號 美國 繞太陽運行,研究太陽風、耀(yao)斑
1974-1976 太陽神1-2號 美(mei)德合(he)作(zuo) 近距(ju)離高速(su)掠過太陽表面,測(ce)量(liang)太陽風與磁(ci)場
1980 太陽(yang)極大使者 美國(guo) 收集了耀斑、太陽(yang)黑(hei)子和(he)日珥發(fa)出的X射線。伽馬射線、紫外輻(fu)射的資料。
1990 尤利西斯 美歐合作 在(zai)太陽(yang)極區(qu)上方的太陽(yang)風以(yi)及太陽(yang)磁場(chang)
1991 陽(yang)光 日英(ying)美合作(zuo) 測量了太陽(yang)耀(yao)斑(ban)發出的X射線和伽馬(ma)射線以及耀(yao)斑(ban)爆發前的狀況
1995 SOHO 美歐合作 研究(jiu)太(tai)陽內部結構和表面發生的事件
1998 TRACE 美國 了解(jie)太陽磁場(chang)與日冕加(jia)熱之間(jian)的聯系(xi)
2006 STEREO 美國 全方位提供太(tai)陽(yang)爆發和太(tai)陽(yang)風的星系
2010 SDO 美(mei)國 預測太陽活動對地球的影響
2018 Parker Solar Probe 美國 探索(suo)太陽運(yun)行機制
2021 羲和(he)號 中(zhong)國(guo)(guo) 2021年10月(yue)14日18時51分,中(zhong)國(guo)(guo)在太(tai)原衛星(xing)發射中(zhong)心采(cai)用長征(zheng)二號丁運載火箭,成(cheng)功(gong)發射首顆太(tai)陽(yang)探測科學(xue)技(ji)術試驗衛星(xing)“羲和(he)號”,實現中(zhong)國(guo)(guo)太(tai)陽(yang)探測零的(de)突破。
2021 風(feng)云三號E星 中國 空(kong)間日冕(mian)探測
2022 空間新技(ji)術試驗(yan)衛星(xing) 中國 太陽過渡區的探測(ce)
2021年(nian)9月2日,中國“黎明星(xing)”風云(yun)三號(hao)E星(xing)(以下簡稱(cheng)“E星(xing)”)發布首批高(gao)精(jing)度、多波段(duan)太(tai)陽(yang)(yang)圖像(xiang)。在(zai)太(tai)陽(yang)(yang)極(ji)紫外(wai)動畫圖像(xiang)上,太(tai)陽(yang)(yang)最外(wai)層大氣——日冕(mian)數(shu)天內的變化被(bei)精(jing)準捕捉,太(tai)陽(yang)(yang)活動區、冕(mian)洞等也(ye)清(qing)晰可見。
這段風云三號E星太陽(yang)極紫外圖像做成的(de)(de)動(dong)畫展示了(le)日(ri)冕(mian)2021年8月24日(ri)至31日(ri)的(de)(de)變化,隨(sui)著太陽(yang)緩(huan)緩(huan)地自轉,太陽(yang)上(shang)的(de)(de)活動(dong)區、冕(mian)洞等(deng)特征(zheng)也一一呈現在我們面前(qian),宛(wan)若一幅(fu)壯美的(de)(de)畫卷(juan)。耀斑類似(si)于(yu)地球(qiu)上(shang)的(de)(de)閃電(dian)。
2022年3月,歐洲航天(tian)局發布了(le)一(yi)張(zhang)太陽(yang)(yang)的(de)(de)高(gao)分辨率(lv)圖(tu)像(xiang)(xiang),號(hao)稱有史以來最高(gao)分辨率(lv)的(de)(de)太陽(yang)(yang)圖(tu)像(xiang)(xiang),大小為56.26MB。這是(shi)太陽(yang)(yang)軌道飛(fei)行器(qi)在(zai)(zai)大約7500萬公里的(de)(de)距離在(zai)(zai)極紫(zi)外光下看到的(de)(de)太陽(yang)(yang)。該圖(tu)像(xiang)(xiang)是(shi)3月7日由極紫(zi)外成像(xiang)(xiang)儀(yi)(EUI)儀(yi)器(qi)的(de)(de)高(gao)分辨率(lv)望遠鏡(jing)拍攝,將25張(zhang)單(dan)幅圖(tu)像(xiang)(xiang)進行了(le)拼接(jie),每張(zhang)圖(tu)像(xiang)(xiang)拍攝耗時10分鐘,總(zong)共花了(le)4個多小時。
2022年8月30日,中國首顆太(tai)陽(yang)探測科學技術試驗衛星“羲和(he)(he)號”在(zai)(zai)國際上首次實現了對太(tai)陽(yang)Hα(氫阿(a)爾(er)法)波(bo)(bo)段的(de)(de)光(guang)譜掃描(miao)成像,記錄(lu)了太(tai)陽(yang)活(huo)動在(zai)(zai)光(guang)球(qiu)層(ceng)和(he)(he)色球(qiu)層(ceng)的(de)(de)響應(ying)過(guo)(guo)程,通過(guo)(guo)一次掃描(miao),可獲取376個波(bo)(bo)長位置的(de)(de)太(tai)陽(yang)圖像,不同(tong)波(bo)(bo)長對應(ying)了光(guang)球(qiu)和(he)(he)色球(qiu)不同(tong)層(ceng)次的(de)(de)太(tai)陽(yang)大氣(qi)。根(gen)據這些譜線的(de)(de)精細(xi)(xi)結構,可反演出高精度(du)的(de)(de)全日面(mian)色球(qiu)和(he)(he)光(guang)球(qiu)多普(pu)勒速度(du)場,發生在(zai)(zai)太(tai)陽(yang)大氣(qi)中的(de)(de)活(huo)動可被(bei)詳細(xi)(xi)記錄(lu)到,進(jin)而研(yan)究太(tai)陽(yang)活(huo)動的(de)(de)物理過(guo)(guo)程。