天文学解释

2.天文学解释

太阳是太阳系的中心天体，是能够自身发热发光的炽热的气体星球。它是太阳系里唯一的一颗恒星，也是离地球最近的一颗恒星。在银河系内1000多亿颗恒星中，太阳只是普通的一员，位于银河系的对称平面附近，距离银河系的中心2.6万光年，它一方面绕着银心以每秒250千米的速度旋转，另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7千米的速度朝着织女星附近方向运动。太阳的直径为139.2万千米，是地球的109倍；质量约是地球的33万倍；体积为1.41×10²⁷立方千米，是地球的130万倍。太阳的表面温度约6000℃，中心温度超过1.5×10⁷℃，它释放出的大量能量，是行星光和热的源泉。太阳由里向外，分别为太阳核反应区、太阳对流层、太阳大气层。其中心区不停地进行热核反应，所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射。其中22亿分之一的能量辐射到地球，成为地球上光和热的主要来源。

太阳是一颗普通的恒星。而恒星也有自己的生命史，它们从诞生、成长到衰老，最终走向死亡。它们的大小不同，色彩各异，演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上，构成行星和生命物质的重原子，就是在某些恒星生命结束时，发生的爆发过程中创造出来的。

太阳能电池板

1981年，世界气象组织公布的太阳常数为1368瓦/平方米。在地球大气上界，太阳辐射光谱的99%以上，在波长 0.15～4.0微米。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区（波长0.4～0.76微米），7%在紫外光谱区（波长<0.4微米），43%在红外光谱区（波长>0.76微米），最大能量在波长0.475微米处。由于太阳辐射波长，较地面和大气辐射波长（3～120微米）小得多，所以通常又称太阳辐射为短波辐射，称地面和大气辐射为长波辐射。太阳活动和日地距离的变化等，会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化。

对人类来说，光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳，没有太阳，地球上就不可能有姿态万千的生命现象，当然也不会孕育出作为智能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖，它带来了日夜和季节的轮回，左右着地球冷暖的变化，为地球生命提供了各种形式的能源。

太阳究竟是由什么物质所组成，它的内部结构又是怎样的呢？其实，太阳只是一颗非常普通的恒星，在广袤浩瀚的繁星世界里，太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。只是因为它离地球最近，所以看上去是天空中最大最亮的天体。其他恒星离我们都非常遥远，即使是最近的恒星，也比日地距离远27万倍，而且看上去只是一个闪烁的光点。

太阳的光芒

组成太阳的物质大多是些普通的气体，其中氢约占71.3%,氦约占27%, 其他元素占2%。太阳从中心向外，可分为核反应区、辐射区和对流区、太阳大气层。太阳的大气层，像地球的大气层一样，可按不同的高度和不同的性质，分成各个圈层，即从内向外分为光球、色球和日冕三层。我们平常看到的太阳表面，是太阳大气的最底层。它是不透明的，因此我们不能直接看见太阳内部的结构。但是，天文学家根据物理理论和对太阳表面各种现象的研究，建立了太阳内部结构和物理状态的模型。

太阳内部结构图

太阳的核心区域虽然很小，核心半径只是太阳半径的1/4，但却是太阳巨大能量的真正源头。太阳核心的温度极高，压力也极大，使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生，从而释放出极大的能量。这些能量再通过辐射层和对流层中物质的传递，才得以传送到达太阳光球的底部，并通过光球向外辐射出去。

太阳光球，就是我们平常所看到的太阳圆面，通常所说的太阳半径，是指光球的半径。光球的表面是气态的，其平均密度只有水的几亿分之一，但由于它的厚度达500千米，所以光球是不透明的。光球层的大气中存在着激烈的活动，用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构，很像一颗颗米粒，被称之为米粒组织。它们极不稳定，一般持续时间仅为5～10分钟，其温度要比光球的平均温度高出300℃～400℃。目前科学家认为这种米粒组织，是光球下面气体的剧烈对流造成的现象。

太阳黑子

光球表面另一种著名的活动现象，便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡，大多呈现近椭圆形，在明亮的光球背景反衬下，显得比较暗黑。但实际上，它们的温度高达4000℃左右。倘若能把黑子单独取出，一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化，这种变化反映了太阳辐射能量的变化。太阳黑子的变化存在着复杂的周期现象，平均活动周期为11.2年。

紧贴光球以上的一层大气被称为色球层，平时不易被观测到，过去这一区域只是在日全食时，才能被看到。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间，人们能发现日轮边缘上，有一层玫瑰红的绚丽光彩，那就是色球。色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本相同，但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中，离热源越远处温度越低，而太阳大气的情况却截然相反，光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃，到了色球顶部温度竟高达几万摄氏度，再往上的日冕区温度陡然升至上百万度。科学家对这种反常增温现象感到疑惑不解，至今也没有找到确切的原因。

日　珥

在色球上，人们还能够看到许多腾起的火焰，这就是天文学上所谓的“日珥”。日珥是迅速变化的活动现象，一次完整的日珥过程，一般为几十分钟。同时，日珥的形状也可说是千姿百态，有的如浮云烟雾，有的似飞瀑喷泉，有的好似一弯拱桥，也有的酷似团团草丛，真是不胜枚举。天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢，将日珥分成宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类。最为壮观的要属爆发日珥，本来宁静或活动的日珥，有时会突然“怒火冲天”，把气体物质拼命往上抛射，然后回转着返回太阳表面，形成一个环状，所以又称环状日珥。

在日全食时的短暂瞬间，常常可以看到太阳周围除了绚丽的色球外，还有一大片白里透蓝、柔和美丽的晕光，这就是太阳大气的最外层— 日冕。日冕的范围在色球之上，一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕中的物质更加稀薄，它会向外膨胀运动，并使热电离气体粒子连续从太阳向外流出，形成太阳风。

日全食开始和结束的瞬间出现的日冕

太阳看起来很平静，实际上无时无刻不在发生剧烈的活动。太阳表面和大气层中的活动现象，诸如太阳黑子、耀斑和日冕物质喷发等，会使太阳风大大增强，造成许多地球物理现象，例如极光增多、大气电离层和地磁的变化。太阳活动和太阳风的增强还会严重干扰地球上无线电通信及航天设备的正常工作，使卫星上的精密电子仪器遭受损害，地面电力控制网络发生混乱，甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。因此，监测太阳活动和太阳风的强度，适时做出“空间气象”预报，越来越显得十分重要。