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太阳系模型

时间:2022-02-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:太阳是它家族的首领,所有这些家族的成员都以太阳为中心奔腾不息地旋转着,组成一个有条不紊的系统,称为太阳系。太阳系的范围是很大的。为了对太阳系的大小有一个直观的印象,我们不妨做一个模型,将太阳系缩小1亿倍。太阳是一个炽热的“气体”球,它的表面温度为5700℃,每时每刻向四周空间放出巨大能量。由于太阳核心存在着不规则内部涡流,太阳核心物质尽管密度很高,但仍具有气体性质。

太阳是一颗普普通通的恒星,看一看太阳的温度、大小、内部结构和它的身世以及它的家族,我们就可以大致了解普通恒星的面貌。太阳是个巨大的火球,它的质量非常巨大,约为2×1030千克,即为200亿亿亿吨,是地球质量的33万倍。它的直径约为140万千米,体积约为地球的130万倍。

太阳以它的伟大力量在周围建立了一个大家族。在这个大家族里,除了我们的地球之外,还有7个大小不同、各有特色的行星和几十个卫星;有数以万计的小行星;有形态奇特的彗星;还有无数的流星和尘埃物质。太阳是它家族的首领,所有这些家族的成员都以太阳为中心奔腾不息地旋转着,组成一个有条不紊的系统,称为太阳系。

太阳系的范围是很大的。我们的地球到太阳的距离就有1.5亿千米,称为一个天文单位。已知最外边的1颗行星是海王星,但它还不是太阳系的边界。已知最外边的彗星为格里格-梅利什彗星,其椭圆轨道的半长轴为90亿千米,但这也不会是太阳系的尽头。太阳系的领域有多大?至今还是个谜。

为了对太阳系的大小有一个直观的印象,我们不妨做一个模型,将太阳系缩小1亿倍。在这个模型中,太阳直径约40米,约为露天游泳池上普通跳台高度的1.5倍,因而太阳只能容纳一幢非标准建筑物。

在这个模型中,地球的直径只有12厘米,相当于橙子的大小。这时地球表面看不出有高低起伏,其上的珠穆朗玛峰的高度也只有0.08毫米,用一个灵敏的指尖也只能微微触觉到。如果我们向这个地球打个呵欠,则在其上形成的水汽薄膜的厚度也许会超过大洋的深度。在这样一个模型中,地球离太阳有多远呢?有1.5千米。月球有多大呢?月球的直径只有3厘米,像一个乒乓球,与橙子般大小的地球相距为3.8米,并且在直径为7.6米的轨道上绕着地球运行。这样地月系在空间中只占8厘米×8厘米=64平方厘米的一块地方。

火星是地球的近邻,是一颗外行星。在我们的模型中,它的直径只有7厘米,当它最接近地球时,相距只有500米左右。

太阳是一个炽热的“气体”球,它的表面温度为5700℃,每时每刻向四周空间放出巨大能量。据统计,每秒钟辐射出的总能量为3.82×1033尔格(1尔格=10-7焦耳),即为382亿亿亿瓦,而地球所得到的太阳能仅占其中的二十二亿分之一。

太阳的结构按物理性质来划分,大致可分为以下几层:

(1)色球层:光球之上的一层很薄的气层。其厚度约为几千千米,温度比光球略低。仔细观察,色球层是由无数火舌所组成。色球层有时会喷射出巨大的气柱,高达几万千米,甚至100多万千米,千姿百态,这种气柱称为日珥。

(2)光球:人们平常所看到的太阳表面,即光辉耀眼的圆盘面。光球的厚度不超过300千米,温度为5700℃,就是上面所说的太阳表面的平均温度。光球上有的地方温度较高,显得较亮,称为光斑;而有的地方温度相对较低,显得较暗,称为黑子。

(3)日冕:最外层的大气,温度超过100万摄氏度。日冕只有在日全食时才能看到。

(4)太阳内部:由表面层、较深层和核心所组成。太阳取之不尽、用之不竭的能量是由核心产生的。核心部分的直径约为30万千米,其质量达2000亿吨。在这种压力条件下,太阳中心的物质尽管处于气态状态,但它的密度却要比铅大12倍。这是由于太阳中心在高温控制下,氢和氦的原子完全电离,它们失去电子,几乎全是由原子核所组成。原子核与外围电子的间距相对来说是相当广阔的,而原子的质量几乎等于原子核的质量,因此,失去电子的原子核密集在一起,密度就很大。由于太阳核心存在着不规则内部涡流,太阳核心物质尽管密度很高,但仍具有气体性质。

太阳内部温度高达5000万摄氏度,这是一个难以想象的高温。如果具有这样高温的一颗绿豆大小的物质放在地球表面,对我们的生活环境会有什么影响呢?英国著名的天文学家金斯对这个问题做了一次计算。他计算得到,假如人们在太阳中心取出一颗别针那么大的物质,放在地球表面,就能使站在150千米远的人活活烧死,而150千米相当于汉堡到汉诺威的距离。

太阳已经走过了漫长的历史,大约是60亿年,也许是70亿年,或者是80亿年。

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