太(tai)陽(yang)(yang)(Sun)是(shi)太(tai)陽(yang)(yang)系的(de)(de)中心(xin)(xin)天體,占有太(tai)陽(yang)(yang)系總體質量的(de)(de)99.86%。太(tai)陽(yang)(yang)系中的(de)(de)八大行(xing)星、小(xiao)行(xing)星、流星、彗星、外海王(wang)星天體以及星際塵埃(ai)等,都圍繞著太(tai)陽(yang)(yang)公(gong)(gong)轉,而太(tai)陽(yang)(yang)則(ze)圍繞著銀(yin)河系的(de)(de)中心(xin)(xin)公(gong)(gong)轉。
太(tai)陽是(shi)(shi)位(wei)于(yu)太(tai)陽系中(zhong)心(xin)的恒星,它幾乎是(shi)(shi)熱等(deng)離(li)子體與磁場交織著的一個理想球(qiu)體。太(tai)陽直徑(jing)大(da)(da)約(yue)是(shi)(shi)1392000(1.392×10?)千米,相當于(yu)地(di)(di)球(qiu)直徑(jing)的109倍(bei);體積大(da)(da)約(yue)是(shi)(shi)地(di)(di)球(qiu)的130萬倍(bei);其質量大(da)(da)約(yue)是(shi)(shi)2×103?千克(地(di)(di)球(qiu)的330000倍(bei))。從化學組成來看,現在太(tai)陽質量的大(da)(da)約(yue)四分之三(san)是(shi)(shi)氫,剩下(xia)的幾乎都是(shi)(shi)氦,包(bao)括氧、碳、氖(nai)、鐵和其他(ta)的重元(yuan)素(su)質量少(shao)于(yu)2%,采(cai)用核聚變(bian)的方式向太(tai)空釋放(fang)光和熱。
太陽目前正(zheng)在穿越銀河系內部邊緣獵戶臂的本地(di)泡區中的本星(xing)(xing)際(ji)云(yun)。在距(ju)離(li)地(di)球17光年的距(ju)離(li)內有50顆最(zui)鄰(lin)近的恒星(xing)(xing)系(與(yu)太陽距(ju)離(li)最(zui)近的恒星(xing)(xing)是稱作(zuo)比鄰(lin)星(xing)(xing)的紅(hong)矮(ai)星(xing)(xing),大約4.2光年)。
太(tai)陽(yang)(yang)是(shi)一顆黃(huang)矮(ai)星(xing)(光(guang)譜為G2V),黃(huang)矮(ai)星(xing)的(de)(de)壽命大(da)致為100億年,目(mu)前(qian)(qian)太(tai)陽(yang)(yang)大(da)約45.7億歲。在大(da)約50至60億年之(zhi)后,太(tai)陽(yang)(yang)內部的(de)(de)氫元(yuan)素幾乎會全部消耗盡,太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)核(he)心將(jiang)發(fa)生坍(tan)縮,導致溫(wen)度上(shang)升,這(zhe)(zhe)一過(guo)程將(jiang)一直持續到(dao)太(tai)陽(yang)(yang)開始把氦(hai)元(yuan)素聚變成碳(tan)元(yuan)素。雖然(ran)氦(hai)聚變產生的(de)(de)能量比氫聚變產生的(de)(de)能量少(shao),但溫(wen)度也更高,因此太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)外層將(jiang)膨脹(zhang),并(bing)且把一部分外層大(da)氣釋放到(dao)太(tai)空中(zhong)。當轉(zhuan)向(xiang)新元(yuan)素的(de)(de)過(guo)程結束時,太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)質量將(jiang)稍微下降(jiang),外層將(jiang)延伸到(dao)地球或者火星(xing)目(mu)前(qian)(qian)運行(xing)的(de)(de)軌道處(這(zhe)(zhe)時由于太(tai)陽(yang)(yang)質量的(de)(de)下降(jiang),這(zhe)(zhe)兩顆行(xing)星(xing)將(jiang)會離太(tai)陽(yang)(yang)更遠(yuan))。
太陽(yang)是在(zai)大(da)約(yue)45.7億年(nian)前(qian)在(zai)一個坍縮(suo)的(de)(de)(de)氫分子(zi)云內(nei)形成。太陽(yang)形成的(de)(de)(de)時(shi)間以兩(liang)種方法(fa)測量:太陽(yang)目(mu)前(qian)在(zai)主序帶上的(de)(de)(de)年(nian)齡,使(shi)用恒(heng)星演化和太初核(he)(he)合(he)成的(de)(de)(de)電腦(nao)模型確認,大(da)約(yue)就是45.7億年(nian)。這(zhe)與放射性定年(nian)法(fa)得到的(de)(de)(de)太陽(yang)最古老的(de)(de)(de)物(wu)質是45.67億年(nian)非常的(de)(de)(de)吻合(he)。太陽(yang)在(zai)其主序的(de)(de)(de)演化階段已經到了中(zhong)(zhong)年(nian)期(qi),在(zai)這(zhe)個階段的(de)(de)(de)核(he)(he)聚變(bian)是在(zai)核(he)(he)心(xin)將(jiang)氫聚變(bian)成氦。每秒中(zhong)(zhong)有超過400萬(wan)噸的(de)(de)(de)物(wu)質在(zai)太陽(yang)的(de)(de)(de)核(he)(he)心(xin)轉化成能量,產生中(zhong)(zhong)微子(zi)和太陽(yang)輻射。以這(zhe)個速率,到目(mu)前(qian)為止,太陽(yang)大(da)約(yue)轉化了100個地球質量的(de)(de)(de)物(wu)質成為能量,太陽(yang)在(zai)主序帶上耗費的(de)(de)(de)時(shi)間總(zong)共大(da)約(yue)為100億年(nian)。
太陽沒有足夠的(de)(de)(de)質(zhi)量爆發成為(wei)超新(xin)星(xing),替代的(de)(de)(de)是,在約50億年后它將(jiang)(jiang)進入紅巨(ju)(ju)(ju)星(xing)的(de)(de)(de)階段(duan),氦(hai)(hai)核(he)(he)心(xin)(xin)(xin)為(wei)抵抗引力而收(shou)縮,同(tong)時變(bian)熱;緊挨(ai)核(he)(he)心(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)氫(qing)包層因溫度(du)(du)上升而加(jia)速聚(ju)變(bian),結果產(chan)生的(de)(de)(de)熱量持(chi)續(xu)增加(jia),傳(chuan)導(dao)到外層,使其向外膨(peng)脹。當(dang)核(he)(he)心(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)溫度(du)(du)達(da)到1億K時,氦(hai)(hai)聚(ju)變(bian)將(jiang)(jiang)開始進行并燃(ran)燒生成碳。由(you)于(yu)此時的(de)(de)(de)氦(hai)(hai)核(he)(he)心(xin)(xin)(xin)已經相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)一個(ge)小型(xing)“白矮(ai)星(xing)”(電子(zi)簡(jian)并態),熱失控的(de)(de)(de)氦(hai)(hai)聚(ju)變(bian)將(jiang)(jiang)導(dao)致氦(hai)(hai)閃(shan),釋放的(de)(de)(de)巨(ju)(ju)(ju)大能量使太陽核(he)(he)心(xin)(xin)(xin)大幅(fu)度(du)(du)膨(peng)脹,解除了電子(zi)簡(jian)并態,然后核(he)(he)心(xin)(xin)(xin)剩余的(de)(de)(de)氦(hai)(hai)進行穩定的(de)(de)(de)聚(ju)變(bian)。從外部看,太陽將(jiang)(jiang)如新(xin)星(xing)般突(tu)然增亮5~10個(ge)星(xing)等(相(xiang)(xiang)比于(yu)此前的(de)(de)(de)“紅巨(ju)(ju)(ju)星(xing)”階段(duan)),接著(zhu)體(ti)積大幅(fu)度(du)(du)縮小,變(bian)得比原(yuan)先(xian)的(de)(de)(de)紅巨(ju)(ju)(ju)星(xing)暗(an)淡得多(但仍將(jiang)(jiang)比現在的(de)(de)(de)太陽亮),直(zhi)到核(he)(he)心(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)碳逐步(bu)累(lei)積,再次進入核(he)(he)心(xin)(xin)(xin)收(shou)縮、外層膨(peng)脹階段(duan)。這就是漸近巨(ju)(ju)(ju)星(xing)分支階段(duan)。
地(di)(di)球(qiu)(qiu)的(de)(de)命運(yun)是不(bu)確定的(de)(de),當太(tai)陽(yang)成(cheng)為(wei)(wei)紅巨星時,其半徑大約會是現在(zai)的(de)(de)200倍(bei),表面可能(neng)將膨(peng)脹至地(di)(di)球(qiu)(qiu)現在(zai)的(de)(de)軌道——1AU(1.5×1011m)。然而,當太(tai)陽(yang)成(cheng)為(wei)(wei)漸近巨星分支的(de)(de)恒星時,由于恒星風(feng)的(de)(de)作用(yong),它大約已經流(liu)失30%的(de)(de)質量,所以地(di)(di)球(qiu)(qiu)的(de)(de)軌道會向外移動。如果(guo)只是這(zhe)樣(yang),地(di)(di)球(qiu)(qiu)或許可以幸免,但新的(de)(de)研究(jiu)認(ren)為(wei)(wei)地(di)(di)球(qiu)(qiu)可能(neng)會因為(wei)(wei)潮汐的(de)(de)相互作用(yong)而被太(tai)陽(yang)吞噬掉。但即使地(di)(di)球(qiu)(qiu)能(neng)逃(tao)脫被太(tai)陽(yang)焚毀的(de)(de)命運(yun),地(di)(di)球(qiu)(qiu)上(shang)的(de)(de)水(shui)仍然都會沸騰,大部分的(de)(de)氣體(ti)都會逃(tao)逸入太(tai)空。
即(ji)使(shi)(shi)太(tai)(tai)陽(yang)仍在(zai)主序(xu)帶(dai)的(de)(de)(de)(de)現階段,太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)光度仍然在(zai)緩(huan)慢的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(每10億年約增(zeng)加(jia)10%),表面的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度也緩(huan)緩(huan)的(de)(de)(de)(de)提升。太(tai)(tai)陽(yang)過去的(de)(de)(de)(de)光度比較暗淡,這可能是生命在(zai)10億年前才出現在(zai)陸地上的(de)(de)(de)(de)原因。太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度若依(yi)照這樣的(de)(de)(de)(de)速(su)率增(zeng)加(jia),在(zai)未來(lai)的(de)(de)(de)(de)10億年,地球可能會(hui)變(bian)得太(tai)(tai)熱,使(shi)(shi)水不再能以液態存在(zai)于地球表面,而使(shi)(shi)地球上所有的(de)(de)(de)(de)生物趨于滅絕。
繼紅巨星(xing)階段之后(hou),激(ji)烈的(de)熱(re)脈動將導致太陽外層(ceng)的(de)氣體逃(tao)逸,形成行星(xing)狀星(xing)云。在外層(ceng)被(bei)剝離(li)后(hou),唯一留存下來的(de)就是(shi)恒(heng)星(xing)炙(zhi)熱(re)的(de)核心(xin)——白矮星(xing),并在數(shu)十億(yi)年中逐漸冷卻和黯淡。這是(shi)低質量與中質量恒(heng)星(xing)演(yan)化的(de)典(dian)型(xing)。
太(tai)陽是一個(ge)巨大而熾熱(re)的氣體星球。知道了日地距(ju)離,再從(cong)(cong)地球上測(ce)得太(tai)陽圓面的視角直(zhi)徑(jing),從(cong)(cong)簡(jian)單的三(san)角關系就可以(yi)求(qiu)出太(tai)陽的半徑(jing)為(wei)69.6萬千米,是地球半徑(jing)的109倍(bei)。由此可以(yi)算出太(tai)陽的體積為(wei)地球的130萬倍(bei)。
天(tian)文學家根據開普(pu)勒行星運動的第三(san)定律,利用地(di)球(qiu)的質(zhi)(zhi)量(liang)和它(ta)環繞(rao)太(tai)(tai)陽運轉的軌道半徑及周期,還可以(yi)推算出(chu)太(tai)(tai)陽的質(zhi)(zhi)量(liang)為1.989×103?千(qian)克,這(zhe)個(ge)質(zhi)(zhi)量(liang)是地(di)球(qiu)的33萬倍。并且(qie)集中了太(tai)(tai)陽系99.86%的質(zhi)(zhi)量(liang)。但是,即(ji)使這(zhe)樣(yang)一個(ge)龐然大物,在(zai)茫茫宇宙之中,卻也不過只是一顆質(zhi)(zhi)量(liang)中等(deng)的普(pu)通恒星而已(yi)。
由太(tai)陽(yang)的(de)(de)體(ti)積和質量,可(ke)以計算出(chu)太(tai)陽(yang)平(ping)均密度為1.409克/厘米(mi)3,約(yue)為地球(qiu)平(ping)均密度的(de)(de)0.26倍(bei)。太(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)重(zhong)力(li)(li)加速度等(deng)于273.9810米(mi)/秒(miao)2,約(yue)為地球(qiu)表(biao)(biao)面(mian)重(zhong)力(li)(li)加速度的(de)(de)28倍(bei),如果一(yi)個(ge)人站在太(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian),那么(me)他的(de)(de)體(ti)重(zhong)將會是在地球(qiu)上的(de)(de)20倍(bei)。太(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)逃逸速度約(yue)617.7公里/秒(miao),任何一(yi)個(ge)中性粒子的(de)(de)速度必(bi)須大于這個(ge)值,才能脫(tuo)離(li)太(tai)陽(yang)的(de)(de)吸引力(li)(li)而跑到宇(yu)宙空間(jian)中去。
太陽(yang)(yang)只(zhi)是宇宙中一顆十分普通的(de)(de)恒星,但它(ta)(ta)卻是太陽(yang)(yang)系的(de)(de)中心天(tian)體。太陽(yang)(yang)系中,包含我們的(de)(de)地(di)球在內的(de)(de)八(ba)大行星、一些矮行星、彗星和其它(ta)(ta)無數的(de)(de)太陽(yang)(yang)系小天(tian)體,都在太陽(yang)(yang)的(de)(de)強(qiang)大引(yin)力作用下(xia)環(huan)繞太陽(yang)(yang)運(yun)行。太陽(yang)(yang)系的(de)(de)疆域龐(pang)大,僅以冥王(wang)星為例(li),其運(yun)行軌(gui)道距離太陽(yang)(yang)就將近40個(ge)天(tian)文(wen)單(dan)位,也就是60億(yi)千米之(zhi)遙遠,而實際(ji)上(shang)太陽(yang)(yang)系的(de)(de)范圍還要數十倍(bei)于此(ci)。
但是這樣(yang)一個龐大(da)的(de)(de)太陽(yang)系家族,在銀(yin)河(he)系中卻僅(jin)僅(jin)只(zhi)是十(shi)分(fen)普通的(de)(de)滄(cang)海(hai)一粟。銀(yin)河(he)系擁有至(zhi)少1000億顆以(yi)(yi)上的(de)(de)恒(heng)星,直徑約(yue)10萬光年(nian)(nian)(nian)。太陽(yang)位于(yu)(yu)銀(yin)道(dao)(dao)面(mian)(mian)之北的(de)(de)獵戶座旋臂(bei)上,距離(li)銀(yin)河(he)系中心(xin)約(yue)30000光年(nian)(nian)(nian),在銀(yin)道(dao)(dao)面(mian)(mian)以(yi)(yi)北約(yue)26光年(nian)(nian)(nian),它(ta)一方(fang)面(mian)(mian)繞著銀(yin)心(xin)以(yi)(yi)每(mei)秒(miao)250公(gong)里(li)的(de)(de)速度旋轉,周期大(da)概是2.5億年(nian)(nian)(nian),另(ling)一方(fang)面(mian)(mian)又(you)相對于(yu)(yu)周圍恒(heng)星以(yi)(yi)每(mei)秒(miao)19.7公(gong)里(li)的(de)(de)速度朝(chao)著織(zhi)女星附近方(fang)向運動(dong)。太陽(yang)也在自轉,其周期在日(ri)面(mian)(mian)赤道(dao)(dao)帶約(yue)25天(tian);兩(liang)極區約(yue)為35天(tian)。
太陽(yang)(yang)正在穿越銀(yin)河系(xi)內(nei)部邊(bian)緣獵戶臂的(de)(de)本地(di)泡(pao)區(qu)中(zhong)的(de)(de)本星(xing)際云。在距(ju)離(li)地(di)球(qiu)17光(guang)年(nian)(nian)的(de)(de)距(ju)離(li)內(nei)有(you)50顆最鄰近(jin)的(de)(de)恒(heng)星(xing)系(xi)(距(ju)離(li)最近(jin)的(de)(de)一顆恒(heng)星(xing)是紅(hong)矮星(xing),被稱為比鄰星(xing),距(ju)太陽(yang)(yang)大約4.2光(guang)年(nian)(nian)),太陽(yang)(yang)的(de)(de)質量在這些恒(heng)星(xing)中(zhong)排在第(di)四。太陽(yang)(yang)在距(ju)離(li)銀(yin)河中(zhong)心24000至(zhi)26000光(guang)年(nian)(nian)的(de)(de)距(ju)離(li)上繞(rao)著(zhu)銀(yin)河公(gong)(gong)(gong)轉,從銀(yin)河北極鳥瞰,太陽(yang)(yang)沿順時針(zhen)軌道運(yun)行,大約2億(yi)2500萬至(zhi)2億(yi)5000萬年(nian)(nian)繞(rao)行一周(zhou)。由于(yu)銀(yin)河系(xi)在宇宙微波背景輻射(CMB)中(zhong)以550公(gong)(gong)(gong)里(li)/秒的(de)(de)速度朝向長(chang)蛇座(zuo)(zuo)的(de)(de)方(fang)向運(yun)動,這兩個速度合成之(zhi)后(hou),太陽(yang)(yang)相對于(yu)CMB的(de)(de)速度是370公(gong)(gong)(gong)里(li)/秒,朝向巨(ju)爵座(zuo)(zuo)或獅子座(zuo)(zuo)的(de)(de)方(fang)向運(yun)動。
在(zai)(zai)南門二(比(bi)鄰星(xing)所在(zai)(zai)的三(san)合星(xing)系統)的位(wei)置觀看(kan)我們的太(tai)陽時,太(tai)陽則(ze)會(hui)成(cheng)為(wei)仙后座(zuo)中一顆視(shi)星(xing)等為(wei)0.5等的恒星(xing)。大體來說,仙后座(zuo)的外形將會(hui)從//變成(cheng)///,太(tai)陽將會(hui)位(wei)在(zai)(zai)仙后座(zuo)ε星(xing)的尾端。
太陽(yang)繞銀(yin)河系(xi)(xi)中心(xin)公(gong)轉,繞銀(yin)河系(xi)(xi)中心(xin)公(gong)轉周期約2.5×10?年。銀(yin)河系(xi)(xi)中心(xin)可能有巨大(da)黑洞,但它周圍布滿了恒(heng)星(xing),所(suo)以看上去象“銀(yin)盤”。這(zhe)些(xie)恒(heng)星(xing)都繞“銀(yin)核”公(gong)轉。與地球公(gong)轉不同(tong),這(zhe)些(xie)恒(heng)星(xing)公(gong)轉每繞一周離“銀(yin)核”會更近。
太陽和其(qi)它(ta)天體一樣,也(ye)在圍繞自(zi)(zi)己的(de)(de)軸心自(zi)(zi)西向東自(zi)(zi)轉(zhuan),但觀測和研究表明,太陽表面(mian)不(bu)同的(de)(de)緯(wei)度處(chu),自(zi)(zi)轉(zhuan)速度不(bu)一樣。在赤道處(chu),太陽自(zi)(zi)轉(zhuan)一周需(xu)要(yao)25.4天,而在緯(wei)度40處(chu)需(xu)要(yao)27.2天,到(dao)了兩(liang)極地區(qu),自(zi)(zi)轉(zhuan)一周則(ze)需(xu)要(yao)35天左右。這種自(zi)(zi)轉(zhuan)方式(shi)被(bei)稱為“較差自(zi)(zi)轉(zhuan)”。
根據太(tai)(tai)陽活(huo)動的相(xiang)對(dui)(dui)強(qiang)弱,太(tai)(tai)陽可分為寧靜太(tai)(tai)陽和活(huo)動太(tai)(tai)陽兩大(da)類(lei)。寧靜太(tai)(tai)陽是(shi)一(yi)個理論(lun)上假定寧靜的球(qiu)對(dui)(dui)稱熱氣體(ti)球(qiu),其(qi)性(xing)質只隨半徑而變,而且在任一(yi)球(qiu)層(ceng)中都是(shi)均勻(yun)的,其(qi)目的在于研究太(tai)(tai)陽的總體(ti)結構和一(yi)般性(xing)質。在這種假定下,按照(zhao)由里往(wang)外的順序,太(tai)(tai)陽是(shi)由核(he)心、輻射(she)區、對(dui)(dui)流(liu)層(ceng)、光球(qiu)層(ceng)、色球(qiu)層(ceng)、日冕層(ceng)構成(cheng)。光球(qiu)層(ceng)之(zhi)下稱為太(tai)(tai)陽內部;光球(qiu)層(ceng)之(zhi)上稱為太(tai)(tai)陽大(da)氣。
太陽(yang)圈電(dian)流(liu)片延伸到(dao)太陽(yang)系外,結果是來自太陽(yang)的旋轉磁場影(ying)響到(dao)星際物(wu)質中的等離子體。
太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)是磁(ci)力活躍的(de)(de)(de)恒星,它(ta)支撐一個強大(da)、年復一年在(zai)(zai)(zai)變化的(de)(de)(de)磁(ci)場,并且大(da)約每11年環(huan)繞著太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)極(ji)大(da)期反轉(zhuan)它(ta)的(de)(de)(de)方(fang)向太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)磁(ci)場會導(dao)致很多影(ying)(ying)響,稱為(wei)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)活動,包括在(zai)(zai)(zai)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)表面的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)子、太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)耀斑、和(he)(he)攜帶著物(wu)質穿越太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)系(xi)且不(bu)斷變化的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)風。太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)活動對(dui)地(di)球的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響包括在(zai)(zai)(zai)高(gao)(gao)緯(wei)(wei)度的(de)(de)(de)極(ji)光,和(he)(he)擾亂無線電通訊(xun)和(he)(he)電力。太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)活動被認為(wei)在(zai)(zai)(zai)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)系(xi)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)和(he)(he)演化扮演了很重要(yao)的(de)(de)(de)角色,太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)因為(wei)高(gao)(gao)溫的(de)(de)(de)緣故,所有的(de)(de)(de)物(wu)質都是氣體和(he)(he)等離子體,這(zhe)使得太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)轉(zhuan)速可能在(zai)(zai)(zai)赤道(dao)(大(da)約25天(tian))較快,而(er)不(bu)是高(gao)(gao)緯(wei)(wei)度(在(zai)(zai)(zai)兩極(ji)約為(wei)35天(tian))太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)因緯(wei)(wei)度不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)較差自轉(zhuan)造成(cheng)它(ta)的(de)(de)(de)磁(ci)場線隨著時(shi)間而(er)糾纏(chan)在(zai)(zai)(zai)一起,造成(cheng)磁(ci)場圈(quan)從太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)表面噴發出(chu)來,并觸發太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)形(xing)成(cheng)系(xi)距性的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)黑(hei)子和(he)(he)日珥(參見磁(ci)重聯)。隨著太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)每11年反轉(zhuan)它(ta)本身的(de)(de)(de)磁(ci)場,這(zhe)種糾纏(chan)創造了太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)發電機和(he)(he)11年的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)磁(ci)場活動太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)周期。
太(tai)(tai)陽(yang)(yang)磁(ci)場(chang)(chang)朝(chao)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)本體外更(geng)遠處延伸,磁(ci)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)風(feng)等離(li)(li)子(zi)體攜帶著(zhu)(zhu)(zhu)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)進(jin)入(ru)太(tai)(tai)空,形(xing)成所謂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行星際磁(ci)場(chang)(chang)由(you)于(yu)等離(li)(li)子(zi)體只能沿(yan)著(zhu)(zhu)(zhu)磁(ci)場(chang)(chang)線移動,離(li)(li)開(kai)(kai)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行星際磁(ci)場(chang)(chang)起初是(shi)(shi)沿(yan)著(zhu)(zhu)(zhu)徑向(xiang)伸展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。因位在太(tai)(tai)陽(yang)(yang)赤道上方和下方離(li)(li)開(kai)(kai)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)具有不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)性,因此在太(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)赤道平面(mian)存在著(zhu)(zhu)(zhu)一層薄薄的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電流層,稱為太(tai)(tai)陽(yang)(yang)圈電流片。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自轉使得遠距離(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)和電流片旋(xuan)轉成像是(shi)(shi)阿(a)基米德螺(luo)旋(xuan)結(jie)構,稱為派克(ke)螺(luo)旋(xuan)。行星際磁(ci)場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度遠比太(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偶(ou)極(ji)(ji)性磁(ci)場(chang)(chang)強大。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)50-400μT的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)偶(ou)極(ji)(ji)(在光球)隨著(zhu)(zhu)(zhu)距離(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三次方衰減(jian),在地球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)上只有0.1nT。然而依(yi)據太(tai)(tai)空船(chuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀測(ce),在地球附近的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)行星際磁(ci)場(chang)(chang)是(shi)(shi)這(zhe)個數值的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)100倍,大約是(shi)(shi)5nT。
從(cong)中心(xin)到(dao)0.25太(tai)陽半徑是太(tai)陽發(fa)射巨大能量(liang)(liang)的(de)真正(zheng)源頭,也稱為(wei)核(he)反應區。在(zai)這(zhe)里(li),太(tai)陽核(he)心(xin)處溫度高達1500萬度,壓(ya)力相當于3000億(yi)個大氣壓(ya),隨(sui)時都在(zai)進行著四個氫(qing)核(he)聚(ju)(ju)變(bian)成一(yi)個氦核(he)的(de)熱(re)核(he)反應。根據原子(zi)核(he)物理學(xue)和愛因斯坦(tan)的(de)質(zhi)(zhi)能轉換關系式E=mc2,每秒鐘有質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)為(wei)6億(yi)噸(dun)的(de)氫(qing)經過熱(re)核(he)聚(ju)(ju)變(bian)反應為(wei)5.96億(yi)噸(dun)的(de)氦,并釋放出(chu)相當于400萬噸(dun)氫(qing)的(de)能量(liang)(liang),正(zheng)是這(zhe)巨大的(de)能源帶給了我們光和熱(re),但這(zhe)損失的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)與(yu)太(tai)陽的(de)總質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)相比,卻是不值一(yi)提的(de)。根據對太(tai)陽內部氫(qing)含量(liang)(liang)的(de)估計,太(tai)陽至少還有50億(yi)年的(de)正(zheng)常壽命。
0.25太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)半(ban)徑(jing)~0.86太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)半(ban)徑(jing)是(shi)(shi)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)輻(fu)射(she)(she)區,它包含了各種電磁輻(fu)射(she)(she)和粒子流。輻(fu)射(she)(she)從內部(bu)(bu)向外部(bu)(bu)傳遞過程(cheng)(cheng)是(shi)(shi)多次被物(wu)質吸收(shou)而又再次發(fa)射(she)(she)的過程(cheng)(cheng)。從核反應區到太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)表(biao)面的行程(cheng)(cheng)中,能量(liang)依次以(yi)X射(she)(she)線(xian)、遠紫外線(xian)、紫外線(xian),最(zui)后是(shi)(shi)可(ke)見光(guang)的形式向外輻(fu)射(she)(she)。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)是(shi)(shi)一個取之(zhi)難盡,用之(zhi)不竭的能量(liang)源泉。
對(dui)(dui)流層是輻射區的(de)(de)外側(ce)區域(yu),其厚度(du)約有十幾萬千米,由于這里的(de)(de)溫度(du)、壓力和密(mi)度(du)梯度(du)都很大,太(tai)(tai)陽氣(qi)體呈對(dui)(dui)流的(de)(de)不穩(wen)定(ding)狀(zhuang)態。使物質(zhi)的(de)(de)徑(jing)向(xiang)對(dui)(dui)流運(yun)動強烈,熱的(de)(de)物質(zhi)向(xiang)外運(yun)動,冷的(de)(de)物質(zhi)沉入內部(bu),太(tai)(tai)陽內部(bu)能量就是靠物質(zhi)的(de)(de)這種對(dui)(dui)流,由內部(bu)向(xiang)外部(bu)傳輸(shu)。
太陽光(guang)球(qiu)以(yi)(yi)上的(de)部分(fen)(fen)統稱為(wei)太陽大氣層,跨過整個(ge)電磁頻譜,從無線電、可(ke)見光(guang)到(dao)伽馬射線,都(dou)可(ke)以(yi)(yi)觀察(cha)它們分(fen)(fen)為(wei)5個(ge)主要的(de)部分(fen)(fen):溫度極小區、色(se)球(qiu)、過渡區、日(ri)冕、和(he)太陽圈,太陽圈可(ke)能(neng)是太陽大氣層最稀薄的(de)外緣并(bing)且延伸到(dao)冥王星(xing)軌(gui)道之(zhi)外與星(xing)際物(wu)質交界(jie),交界(jie)處稱為(wei)日(ri)鞘,并(bing)且在那兒形成剪切的(de)激波前緣。色(se)球(qiu)、過渡區和(he)日(ri)冕的(de)溫度都(dou)比太陽表面高,原(yuan)因還沒有獲(huo)得證實,但證據(ju)指向阿爾文波可(ke)能(neng)攜帶了足夠(gou)的(de)能(neng)量將日(ri)冕加熱。
對(dui)流層(ceng)上面的(de)(de)太陽大氣(qi),稱為太陽光(guang)球。光(guang)球是一層(ceng)不透明的(de)(de)氣(qi)體薄層(ceng),厚度(du)約500千米。它(ta)確(que)定(ding)了(le)太陽非常清(qing)晰的(de)(de)邊界,幾乎(hu)所有的(de)(de)可見(jian)光(guang)都是從(cong)這一層(ceng)發射出來的(de)(de)。
色(se)球(qiu)(qiu)位于光(guang)球(qiu)(qiu)之上(shang)。厚度(du)約2000千(qian)米。太陽(yang)(yang)的(de)(de)溫度(du)分布(bu)從核心向外直到(dao)(dao)(dao)光(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng),都是(shi)逐漸下降的(de)(de),但(dan)到(dao)(dao)(dao)了色(se)球(qiu)(qiu)層(ceng),卻(que)又(you)反常上(shang)升,到(dao)(dao)(dao)色(se)球(qiu)(qiu)頂部時(shi)已(yi)達(da)幾(ji)萬(wan)度(du)。由于色(se)球(qiu)(qiu)層(ceng)發出的(de)(de)可見光(guang)總量(liang)不(bu)及光(guang)球(qiu)(qiu)的(de)(de)1%,因此人們平常看(kan)不(bu)到(dao)(dao)(dao)它。只有在發生日(ri)全(quan)食時(shi),即(ji)食既之前(qian)幾(ji)秒種(zhong)或者生光(guang)以后幾(ji)秒鐘,當光(guang)球(qiu)(qiu)所發射的(de)(de)明亮光(guang)線被月影完全(quan)遮掩的(de)(de)短暫時(shi)間內,在日(ri)面邊緣呈現出狹(xia)窄的(de)(de)玫(mei)瑰紅色(se)的(de)(de)發光(guang)圈層(ceng),這就是(shi)色(se)球(qiu)(qiu)層(ceng)。平時(shi),科學家們要通過單色(se)光(guang)(波長為6563埃)色(se)球(qiu)(qiu)望遠(yuan)鏡(jing)才能觀測(ce)到(dao)(dao)(dao)太陽(yang)(yang)色(se)球(qiu)(qiu)層(ceng)。
日(ri)冕是(shi)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)大(da)(da)氣的(de)(de)最(zui)外層(ceng),由高(gao)溫、低密度(du)的(de)(de)等離子體所組(zu)成(cheng)。亮(liang)度(du)微弱(ruo),在(zai)(zai)白光(guang)中(zhong)的(de)(de)總亮(liang)度(du)比太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)圓面亮(liang)度(du)的(de)(de)百分之一(yi)還(huan)低,約相(xiang)當于滿月(yue)的(de)(de)亮(liang)度(du),因此只有在(zai)(zai)日(ri)全(quan)食時(shi)才能展現其光(guang)彩,平(ping)時(shi)觀測(ce)(ce)則(ze)要使用(yong)專門(men)的(de)(de)日(ri)冕儀。日(ri)冕的(de)(de)溫度(du)高(gao)達百萬度(du),其大(da)(da)小和形(xing)狀與太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活動有關,在(zai)(zai)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活動極大(da)(da)年(nian)時(shi),日(ri)冕接近(jin)圓形(xing);在(zai)(zai)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)寧(ning)靜年(nian)則(ze)呈橢圓形(xing)。自古(gu)以來,觀測(ce)(ce)日(ri)冕的(de)(de)傳(chuan)統方法都是(shi)等待(dai)一(yi)次罕見的(de)(de)日(ri)全(quan)食——在(zai)(zai)黑暗的(de)(de)天空背(bei)景上,月(yue)面把明亮(liang)的(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)光(guang)球(qiu)面遮掩住,而(er)在(zai)(zai)日(ri)面周(zhou)圍呈現出青白色(se)的(de)(de)光(guang)區,就是(shi)人們期待(dai)觀測(ce)(ce)的(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)最(zui)外層(ceng)大(da)(da)氣——日(ri)冕。
太(tai)陽(yang)(yang)(yang)圈,從大約20太(tai)陽(yang)(yang)(yang)半徑(0.1天文單位(wei)(wei))到太(tai)陽(yang)(yang)(yang)系的(de)邊(bian)緣,這一大片(pian)環繞著太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)空間充滿了伴隨太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)(feng)離開太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)等(deng)離子體(ti)。他的(de)內側邊(bian)界是太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)(feng)成為超阿(a)耳(er)(er)芬(fen)波(bo)(bo)的(de)那層位(wei)(wei)置-流體(ti)的(de)速(su)(su)度(du)超過阿(a)耳(er)(er)芬(fen)波(bo)(bo)。因為訊(xun)息(xi)只能以阿(a)耳(er)(er)芬(fen)波(bo)(bo)的(de)速(su)(su)度(du)傳遞,所以在這個界限(xian)之外的(de)湍流和動(dong)力(li)學(xue)的(de)力(li)量不再能影(ying)響到內部(bu)的(de)日(ri)冕形狀(zhuang)。太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)(feng)源(yuan)源(yuan)不斷的(de)進入太(tai)陽(yang)(yang)(yang)圈之中并(bing)向(xiang)外吹拂,使(shi)得太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)磁場(chang)形成螺旋的(de)形狀(zhuang),直到在距離太(tai)陽(yang)(yang)(yang)超過50天文單位(wei)(wei)之外撞擊到日(ri)鞘為止。
在(zai)2004年12月,旅行者1號探測器已穿越過被認(ren)為(wei)是(shi)日鞘部(bu)分的激波(bo)前緣。兩(liang)艘航(hang)海家太(tai)空船(chuan)在(zai)穿越邊界時都偵測與(yu)記錄到能(neng)量超過一般微粒的高能(neng)粒子。
陽(yang)光是地(di)球(qiu)能量的(de)(de)主要來源。太(tai)陽(yang)常數是在(zai)距離太(tai)陽(yang)1天文單(dan)位的(de)(de)位置(zhi)(也就是在(zai)或接近(jin)地(di)球(qiu)),直(zhi)接暴露在(zai)陽(yang)光下的(de)(de)每單(dan)位面積接收到的(de)(de)能量,其值約(yue)相當于1,368W/m2(瓦每平方米)。經過大氣層的(de)(de)吸收后(hou),抵達地(di)球(qiu)表面的(de)(de)陽(yang)光已經衰減——在(zai)大氣清澈且太(tai)陽(yang)接近(jin)天頂的(de)(de)條件(jian)下也只有約(yue)1,000W/m2。
有許多(duo)種天然的(de)合成(cheng)過(guo)程可以利(li)用(yong)(yong)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)-光合作(zuo)用(yong)(yong)是(shi)植(zhi)物以化學(xue)的(de)方(fang)式從(cong)陽(yang)(yang)光中(zhong)擷取能(neng)(neng)量(氧的(de)釋出和碳化合物的(de)減少),直接加熱或(huo)使用(yong)(yong)太陽(yang)(yang)電池轉(zhuan)換成(cheng)電的(de)儀器被使用(yong)(yong)在太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)發電的(de)設備上,或(huo)進行其他的(de)工作(zuo);有時也會使用(yong)(yong)集光式太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(也就(jiu)是(shi)凝聚陽(yang)(yang)光)。儲存(cun)在原油和其它化石(shi)燃料中(zhong)的(de)能(neng)(neng)量是(shi)來自遙遠的(de)過(guo)去經由光合作(zuo)用(yong)(yong)轉(zhuan)換的(de)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)。
太陽(yang)的(de)外(wai)層,從它(ta)的(de)表面(mian)(mian)向(xiang)下至(zhi)大約(yue)200,000公里(li)(或是(shi)70%的(de)太陽(yang)半徑),太陽(yang)的(de)等離子(zi)體已經(jing)(jing)不(bu)夠稠密(mi)或不(bu)夠熱(re)(re)(re)不(bu)再能經(jing)(jing)由傳導作用有(you)效的(de)將內部(bu)的(de)熱(re)(re)(re)向(xiang)外(wai)傳送;換言之,它(ta)已經(jing)(jing)不(bu)夠透明了(le)。結果是(shi),當熱(re)(re)(re)柱攜帶(dai)(dai)熱(re)(re)(re)物(wu)質前往表面(mian)(mian)(光球)產生了(le)熱(re)(re)(re)對(dui)流(liu)。一旦(dan)這些物(wu)質在表面(mian)(mian)變(bian)冷,它(ta)會向(xiang)下切入對(dui)流(liu)帶(dai)(dai)的(de)底(di)部(bu),再從輻射帶(dai)(dai)的(de)頂部(bu)獲得更多的(de)熱(re)(re)(re)量在可見的(de)太陽(yang)表面(mian)(mian),溫度(du)已經(jing)(jing)降至(zhi)5700K,而(er)且密(mi)度(du)也(ye)只(zhi)有(you)0.2公克(ke)/立方米(大約(yue)是(shi)海平面(mian)(mian)密(mi)度(du)的(de)六千分之一)。
在(zai)對流(liu)帶的熱柱(zhu)(zhu)形成在(zai)太(tai)陽表面(mian)上(shang)非常重要的,像(xiang)是米粒(li)組(zu)織和超(chao)米粒(li)組(zu)織。在(zai)對流(liu)帶的湍流(liu)會(hui)在(zai)太(tai)陽內部(bu)的外圍部(bu)分(fen)造成“小尺度”的發電機(ji),這會(hui)在(zai)太(tai)陽表面(mian)的各處產生磁南極(ji)和磁北極(ji)。太(tai)陽的熱柱(zhu)(zhu)是貝納得穴流(liu)因此往往像(xiang)六角型的棱鏡。
作(zuo)為(wei)一顆(ke)恒星(xing),太陽,其(qi)總體(ti)外(wai)觀性質(zhi)是,光度(du)為(wei)383億億億瓦,絕對星(xing)等(deng)為(wei)4.8。是一顆(ke)黃色G2型(xing)矮星(xing),有效溫度(du)等(deng)于開氏5800度(du)。太陽與在軌(gui)道上(shang)繞它公轉的地球的平(ping)均距(ju)離為(wei)149597870千米(499.005光秒或1天文單位)。按質(zhi)量(liang)計,它的物質(zhi)構(gou)成是71%的氫、26%的氦和少量(liang)較重(zhong)元素(su)。它們都是通(tong)過(guo)核(he)聚(ju)變來釋放能量(liang)的,根(gen)據理(li)論(lun)太陽最后核(he)聚(ju)變反應產生的物質(zhi)是鐵和銅(tong)等(deng)金屬。
日地平(ping)均的距離(1天文(wen)單位):1.49597870×1011米(1億5千萬公(gong)里)
日地最遠(yuan)的(de)距離:1.5210×1011米
日地最近的距離:1.4710×1011米(mi)
遠日(ri)點與近日(ri)點距離相差500萬千(qian)米
視星(xing)等(deng):-26.74等(deng)
絕對星(xing)等(deng):4.83等(deng)
熱星(xing)等:-26.82等
絕對熱(re)星等:4.75等
太陽
日地(di)平(ping)均距離 149,598,000千(qian)米
半徑 696,000千(qian)米
質量 1.989×1033克(ke)
平均(jun)密度 1.409克(ke)/立方(fang)厘米
有效溫度 5,770K
自轉會合周(zhou)期 26.9日(赤(chi)道);31.1日(極區)
光譜型 G2V
目視星等(deng) -26.74等(deng)
目視絕對星(xing)等 4.83等
表(biao)面重力加速度 27,400厘(li)米/平方秒
表面逃逸(yi)速度 617.7千米/秒
中心溫(wen)度 約(yue)15,000,000K
中心密(mi)度 約160克/立方厘米
年齡 50億年
表面(mian)面(mian)積 大約6.09×1012平(ping)方千米(mi)
體積 大(da)約1.412×101?立方千(qian)米
日冕層溫度(du) 5×200K
發光度(LS) 大(da)約3.827×102?Js?1
太陽(yang)壽命(ming) 約100億年
天文符號 ☉
太(tai)陽活(huo)動周期 11.04年
總輻射功(gong)率 3.86×102?瓦特(te)
光球(qiu)成分(fen)(質量)
名稱(cheng) 所占百分比
氫 73.46%
氦 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(fu)射的(de)(de)峰(feng)值波(bo)長(500納米)介(jie)于(yu)光譜(pu)中藍光和綠光的(de)(de)過渡區域。恒星(xing)的(de)(de)溫(wen)(wen)度與(yu)其(qi)輻(fu)射中占(zhan)主要地位的(de)(de)波(bo)長有密切關系(xi)。就太陽(yang)(yang)來說,其(qi)表(biao)面的(de)(de)溫(wen)(wen)度大約在(zai)5800K。然(ran)而(er),由于(yu)人的(de)(de)眼睛對峰(feng)值波(bo)長周圍的(de)(de)其(qi)它顏色(se)(se)更敏感,所以太陽(yang)(yang)看起來呈現出白(bai)色(se)(se)或是黃白(bai)色(se)(se)。
核(he)心是(shi)太陽(yang)內唯一能(neng)經由(you)核(he)聚(ju)變(bian)產(chan)生(sheng)大量(liang)能(neng)量(liang)的區域,溫度高達1570萬K。99%的能(neng)量(liang)產(chan)生(sheng)在太陽(yang)半(ban)(ban)徑的24%以內,而在30%半(ban)(ban)徑處,核(he)聚(ju)變(bian)反(fan)應幾乎(hu)完全停止(zhi)。
光(guang)(guang)球層(ceng)上(shang)最顯著的(de)現象(xiang)就是太陽黑子(zi),所謂(wei)太陽黑子(zi),只指太陽光(guang)(guang)球層(ceng)上(shang)的(de)溫度(du)相(xiang)對較低的(de)區域,其(qi)溫度(du)約(yue)為4500K,而光(guang)(guang)球其(qi)余(yu)部分的(de)溫度(du)約(yue)為5777K。
色球厚度(du)約2000千米(mi),太陽的溫度(du)分布從核心向外直到(dao)光球層,都是逐漸下降的,但到(dao)了色球層,卻又反常(chang)上升(sheng),到(dao)接(jie)近頂端的溫度(du)大約在20000K。
日冕是太陽大氣的最外層,它(ta)由高溫、低密度(du)的等離子體所組成(cheng),日冕的溫度(du)高達百萬(wan)度(du)。
太(tai)(tai)(tai)陽看起來(lai)(lai)很平(ping)靜,實際(ji)上(shang)無時無刻不(bu)在發(fa)生劇烈的(de)活動(dong)。太(tai)(tai)(tai)陽由里向外分別為太(tai)(tai)(tai)陽核反應區、太(tai)(tai)(tai)陽對(dui)流層(ceng)、太(tai)(tai)(tai)陽大氣層(ceng)。其中22億分之一的(de)能量輻射到地球(qiu)(qiu),成為地球(qiu)(qiu)上(shang)光(guang)和熱的(de)主(zhu)要來(lai)(lai)源。太(tai)(tai)(tai)陽表面和大氣層(ceng)中的(de)活動(dong)現象,諸如太(tai)(tai)(tai)陽黑子、耀(yao)斑和日冕物(wu)(wu)質噴發(fa)(日珥)等(deng),會使太(tai)(tai)(tai)陽風大大增(zeng)強,造成許(xu)多地球(qiu)(qiu)物(wu)(wu)理現象──例如極光(guang)增(zeng)多、大氣電離層(ceng)和地磁的(de)變(bian)化。
太陽(yang)(yang)活(huo)動和太陽(yang)(yang)風(feng)的(de)(de)增強(qiang)還(huan)會嚴(yan)重干擾地(di)球上無線(xian)電通訊及(ji)航天設備(bei)的(de)(de)正(zheng)常工作,使衛星上的(de)(de)精密電子儀器遭受損害,地(di)面(mian)通訊網絡、電力控制(zhi)網絡發(fa)生混亂(luan),甚至可能(neng)對航天飛機和空間(jian)站中(zhong)宇航員的(de)(de)生命構成威脅(xie)。因此,監(jian)測太陽(yang)(yang)活(huo)動和太陽(yang)(yang)風(feng)的(de)(de)強(qiang)度,適時作出“空間(jian)氣象”預報,越來(lai)越顯得重要。
4000年(nian)前古時候祖先肉眼(yan)都看到(dao)(dao)了(le)像3條腿的(de)(de)(de)(de)烏鴉的(de)(de)(de)(de)黑子(zi),通過一般的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)學(xue)(xue)望遠鏡觀(guan)(guan)測太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang),觀(guan)(guan)測到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)光(guang)(guang)球層的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)動(dong)。在(zai)光(guang)(guang)球上(shang)常(chang)常(chang)可(ke)以(yi)看到(dao)(dao)很多(duo)黑色斑(ban)點,它(ta)們叫做“太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子(zi)”。太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子(zi)在(zai)日面上(shang)的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)、多(duo)少(shao)、位置(zhi)和(he)形(xing)態等,每(mei)天都不同。太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子(zi)是(shi)(shi)光(guang)(guang)球層物質劇(ju)烈運動(dong)而(er)形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)局部強磁場區域,也是(shi)(shi)光(guang)(guang)球層活(huo)(huo)(huo)動(dong)的(de)(de)(de)(de)重要標志(zhi)。長期(qi)觀(guan)(guan)測太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子(zi)就會發現,有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)年(nian)份黑子(zi)多(duo),有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)年(nian)份黑子(zi)少(shao),有(you)(you)時甚至幾天,幾十(shi)天日面上(shang)都沒有(you)(you)黑子(zi)。天文學(xue)(xue)家(jia)(jia)們早就注意到(dao)(dao),太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子(zi)從最(zui)(zui)多(duo)或(huo)最(zui)(zui)少(shao)的(de)(de)(de)(de)年(nian)份到(dao)(dao)下一次最(zui)(zui)多(duo)或(huo)最(zui)(zui)少(shao)的(de)(de)(de)(de)年(nian)份,大(da)約相(xiang)隔(ge)11年(nian)。也就是(shi)(shi)說,太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子(zi)有(you)(you)平均11年(nian)的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)動(dong)周期(qi),這(zhe)也是(shi)(shi)整(zheng)個太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)動(dong)周期(qi)。天文學(xue)(xue)家(jia)(jia)把太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子(zi)最(zui)(zui)多(duo)的(de)(de)(de)(de)年(nian)份稱之(zhi)為(wei)“太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)活(huo)(huo)(huo)動(dong)峰年(nian)”,把太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子(zi)最(zui)(zui)少(shao)的(de)(de)(de)(de)年(nian)份稱之(zhi)為(wei)“太(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)活(huo)(huo)(huo)動(dong)谷年(nian)”。
經(jing)過(guo)數世(shi)紀的研究,人(ren)類對太陽黑(hei)子的研究已經(jing)有了一定的成果(guo)。
分為以下幾點:
1.太陽黑子是(shi)太陽表面溫度(du)相對較低而顯得黑的區(qu)域。
2.黑子會對(dui)地(di)球的磁場和電離層產生干擾(rao),指南針不(bu)能正確指示方向,動物迷路(lu),無(wu)線電通訊(xun)受(shou)到嚴重影響或中斷(duan),直接危害飛機(ji)、輪船、人造衛星等通訊(xun)系統(tong)安全。
太陽黑子活動的高(gao)峰期,太陽會發(fa)射(she)大量(liang)(liang)的高(gao)能粒子流與X射(she)線,引起地球(qiu)(qiu)磁(ci)暴現(xian)象(xiang),導致氣候異常,地球(qiu)(qiu)上微(wei)生物因(yin)此大量(liang)(liang)繁殖(zhi),這就(jiu)為流行疾病提供了(le)溫床(chuang)。
同(tong)時,太陽(yang)黑子(zi)的(de)(de)活動,還會引起生(sheng)(sheng)物(wu)體物(wu)質出(chu)現電離現象,引起感(gan)冒(mao)病(bing)毒中遺傳(chuan)因子(zi)變異,或(huo)者發生(sheng)(sheng)突變性的(de)(de)遺傳(chuan),產生(sheng)(sheng)強(qiang)感(gan)染(ran)力(li)的(de)(de)亞型(xing)流(liu)感(gan)病(bing)毒,形成流(liu)行性感(gan)冒(mao),或(huo)者導致人體的(de)(de)生(sheng)(sheng)理(li)發生(sheng)(sheng)其他復雜的(de)(de)生(sheng)(sheng)化反應,影(ying)響健康。
因此,太陽黑子(zi)量達到(dao)高峰(feng)期時,人類要及早(zao)預(yu)防流行性疾病。
有(you)趣的(de)(de)是,一位(wei)瑞士天文(wen)學家發現(xian)(xian),太(tai)陽(yang)黑(hei)子多的(de)(de)時候(hou),氣候(hou)干燥,農業豐收,黑(hei)子少的(de)(de)時候(hou),暴(bao)雨成災。地震工作者發現(xian)(xian),太(tai)陽(yang)黑(hei)子數目增多的(de)(de)時候(hou),地球上的(de)(de)地震也(ye)多。植(zhi)物(wu)學家發現(xian)(xian),植(zhi)物(wu)的(de)(de)生長(chang)也(ye)隨(sui)著太(tai)陽(yang)黑(hei)子的(de)(de)出現(xian)(xian)而呈現(xian)(xian)11年周期(qi)的(de)(de)變化,黑(hei)子多長(chang)得快(kuai),黑(hei)子少長(chang)得慢。
太(tai)陽耀斑(ban)是一(yi)種劇烈的(de)(de)太(tai)陽活動,是太(tai)陽能量高度(du)集中(zhong)釋放的(de)(de)過(guo)程。一(yi)般認為發(fa)生在色球層中(zhong),所(suo)以也叫“色球爆發(fa)”。其(qi)主要觀(guan)測特征是,日面(mian)上(常(chang)在黑(hei)子群上空)突然出現迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)(de)亮斑(ban)閃耀,其(qi)壽命(ming)僅在幾(ji)分鐘到幾(ji)十分鐘之間,亮度(du)上升迅(xun)速(su),下(xia)降較慢。特別是在太(tai)陽活動峰年,耀斑(ban)出現頻繁且強(qiang)度(du)變強(qiang)。
別看它只是一(yi)個亮(liang)點,一(yi)旦出現(xian),簡直是一(yi)次(ci)驚天動(dong)地的大(da)(da)爆發。這(zhe)一(yi)增亮(liang)釋(shi)放的能(neng)量相當于(yu)(yu)10萬至100萬次(ci)強火山爆發的總能(neng)量,或相當于(yu)(yu)上(shang)百億枚百噸級氫(qing)彈的爆炸;而一(yi)次(ci)較大(da)(da)的耀斑爆發,在一(yi)二十分鐘內可釋(shi)放10的25次(ci)冪焦耳的巨大(da)(da)能(neng)量。
除(chu)(chu)了日(ri)面(mian)局部(bu)突(tu)然增亮的(de)現象外(wai)(wai),耀斑(ban)更主要表現在從(cong)射(she)(she)電波段(duan)直(zhi)到X射(she)(she)線(xian)的(de)輻射(she)(she)通(tong)量的(de)突(tu)然增強;耀斑(ban)所發(fa)射(she)(she)的(de)輻射(she)(she)種類繁多,除(chu)(chu)可見光外(wai)(wai),有(you)紫(zi)外(wai)(wai)線(xian)、X射(she)(she)線(xian)和伽(jia)瑪(ma)射(she)(she)線(xian),有(you)紅外(wai)(wai)線(xian)和射(she)(she)電輻射(she)(she),還有(you)沖擊波和高能粒子流,甚至(zhi)有(you)能量特高的(de)宇宙射(she)(she)線(xian)。
耀(yao)斑(ban)(ban)對地(di)(di)球(qiu)空間(jian)環(huan)境造成很大(da)影(ying)響。太(tai)陽色球(qiu)層中一(yi)聲爆炸,地(di)(di)球(qiu)大(da)氣層即刻出現繚繞余音。耀(yao)斑(ban)(ban)爆發時(shi)(shi),發出大(da)量的高能粒子(zi)到(dao)達地(di)(di)球(qiu)軌(gui)道附近時(shi)(shi),將會嚴(yan)重(zhong)危及(ji)宇(yu)宙飛行器(qi)內的宇(yu)航員和儀(yi)器(qi)的安(an)全(quan)。當耀(yao)斑(ban)(ban)輻(fu)射(she)來到(dao)地(di)(di)球(qiu)附近時(shi)(shi),與(yu)大(da)氣分子(zi)發生劇烈(lie)碰撞,破壞電(dian)(dian)離層,使它失(shi)去反(fan)射(she)無線電(dian)(dian)電(dian)(dian)波(bo)的功(gong)能。無線電(dian)(dian)通(tong)信尤其是短波(bo)通(tong)信,以(yi)及(ji)電(dian)(dian)視臺、電(dian)(dian)臺廣播,會受到(dao)干(gan)擾(rao)甚(shen)至中斷(duan)。耀(yao)斑(ban)(ban)發射(she)的高能帶電(dian)(dian)粒子(zi)流(liu)與(yu)地(di)(di)球(qiu)高層大(da)氣作用,產生極光,并干(gan)擾(rao)地(di)(di)球(qiu)磁(ci)(ci)場而引起磁(ci)(ci)暴。
此外,耀(yao)斑(ban)(ban)對氣(qi)象和水文等方面也有著不(bu)同程度(du)(du)的直接或間接影(ying)響正(zheng)因為(wei)如此,人們對耀(yao)斑(ban)(ban)爆發的探(tan)測和預(yu)報的關切程度(du)(du)與日俱增,正(zheng)在(zai)努力揭(jie)開耀(yao)斑(ban)(ban)的奧(ao)秘。
太(tai)(tai)陽(yang)光(guang)球(qiu)層(ceng)上比(bi)周(zhou)圍更明(ming)亮(liang)(liang)的(de)斑(ban)(ban)狀組織。用天文望遠鏡(jing)對它(ta)觀測時,常常可以發現:在光(guang)球(qiu)層(ceng)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)有(you)的(de)明(ming)亮(liang)(liang)有(you)的(de)深(shen)暗。這種明(ming)暗斑(ban)(ban)點(dian)是由于(yu)這里的(de)溫度高低不同而形(xing)成的(de),比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)深(shen)暗的(de)斑(ban)(ban)點(dian)叫(jiao)做(zuo)“太(tai)(tai)陽(yang)黑子”,比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)明(ming)亮(liang)(liang)的(de)斑(ban)(ban)點(dian)叫(jiao)做(zuo)“光(guang)斑(ban)(ban)”。光(guang)斑(ban)(ban)常在太(tai)(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)邊(bian)緣“表(biao)(biao)演”,卻很(hen)少在太(tai)(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)中心區露(lu)面(mian)(mian)。因為太(tai)(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)中心區的(de)輻射(she)屬于(yu)光(guang)球(qiu)層(ceng)的(de)較(jiao)(jiao)(jiao)深(shen)氣(qi)層(ceng),而邊(bian)緣的(de)光(guang)主要(yao)來源(yuan)光(guang)球(qiu)層(ceng)較(jiao)(jiao)(jiao)高部位,所以,光(guang)斑(ban)(ban)比(bi)太(tai)(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)高些(xie),可以算得(de)上是光(guang)球(qiu)層(ceng)上的(de)“高原”。
光(guang)斑(ban)(ban)也(ye)是(shi)(shi)(shi)太陽上(shang)(shang)一種強(qiang)烈風暴(bao)(bao),天文學(xue)家(jia)把它(ta)(ta)戲稱為“高(gao)(gao)原風暴(bao)(bao)”。不(bu)過,與(yu)烏(wu)云(yun)翻(fan)滾,大(da)(da)雨滂沱,狂風卷地百草折的(de)(de)(de)地面(mian)風暴(bao)(bao)相比(bi)(bi),“高(gao)(gao)原風暴(bao)(bao)”的(de)(de)(de)性格要(yao)溫(wen)和得(de)多。光(guang)斑(ban)(ban)的(de)(de)(de)亮度只比(bi)(bi)寧靜光(guang)球層略強(qiang)一些,一般只大(da)(da)10%;溫(wen)度比(bi)(bi)寧靜光(guang)球層高(gao)(gao)300℃。許多光(guang)斑(ban)(ban)與(yu)太陽黑子(zi)(zi)還結下不(bu)解之緣,常(chang)常(chang)環繞在太陽黑子(zi)(zi)周圍“表(biao)(biao)演”。少部(bu)分光(guang)斑(ban)(ban)與(yu)太陽黑子(zi)(zi)無關,活躍在70°高(gao)(gao)緯區域,面(mian)積比(bi)(bi)較小(xiao),光(guang)斑(ban)(ban)平均(jun)壽命約為15天,較大(da)(da)的(de)(de)(de)光(guang)斑(ban)(ban)壽命可達三個(ge)月。光(guang)斑(ban)(ban)不(bu)僅出(chu)現在光(guang)球層上(shang)(shang),色(se)球層上(shang)(shang)也(ye)有它(ta)(ta)活動(dong)的(de)(de)(de)場(chang)所。當它(ta)(ta)在色(se)球層上(shang)(shang)“表(biao)(biao)演”時,活動(dong)的(de)(de)(de)位(wei)置與(yu)在光(guang)球層上(shang)(shang)露(lu)面(mian)時大(da)(da)致吻合。不(bu)過,出(chu)現在色(se)球層上(shang)(shang)的(de)(de)(de)不(bu)叫“光(guang)斑(ban)(ban)”,而叫“譜(pu)斑(ban)(ban)”。實際上(shang)(shang),光(guang)斑(ban)(ban)與(yu)譜(pu)斑(ban)(ban)是(shi)(shi)(shi)同一個(ge)整體,只是(shi)(shi)(shi)因為它(ta)(ta)們(men)的(de)(de)(de)“住所”高(gao)(gao)度不(bu)同而已,這(zhe)就好(hao)比(bi)(bi)是(shi)(shi)(shi)一幢樓(lou)房(fang),光(guang)斑(ban)(ban)住在樓(lou)下,譜(pu)斑(ban)(ban)住在樓(lou)上(shang)(shang)。
米粒(li)組(zu)織(zhi)是太(tai)陽(yang)光(guang)球層上的一種(zhong)日面結構。呈多角形小顆(ke)粒(li)形狀(zhuang),得(de)用天文望遠鏡(jing)才能觀(guan)測到。米粒(li)組(zu)織(zhi)的溫度(du)比(bi)(bi)米粒(li)間區域(yu)的溫度(du)約高300℃,因此,顯(xian)得(de)比(bi)(bi)較明亮易見。雖說它們是小顆(ke)粒(li),實際的直徑也(ye)有1000公里~2000公里。
明(ming)亮的(de)(de)(de)(de)米(mi)粒組(zu)織(zhi)很(hen)可能(neng)是從對流層上升到光球的(de)(de)(de)(de)熱氣(qi)團,不隨時(shi)間(jian)變化且(qie)均勻分布,且(qie)呈現(xian)激烈的(de)(de)(de)(de)起(qi)伏運動。米(mi)粒組(zu)織(zhi)上升到一定的(de)(de)(de)(de)高度(du)(du)時(shi)很(hen)快(kuai)就會變冷,并馬上沿(yan)著上升熱氣(qi)流之間(jian)的(de)(de)(de)(de)空隙處下(xia)降;壽命也非常短暫(zan)來去匆匆,從產生到消失(shi),幾乎(hu)比地(di)球大(da)氣(qi)層中的(de)(de)(de)(de)云(yun)消煙散還要快(kuai)平(ping)均壽命只有幾分鐘,此外,發現(xian)的(de)(de)(de)(de)超米(mi)粒組(zu)織(zhi),其尺度(du)(du)達3萬公里左右(you),壽命約為20小時(shi)。
太(tai)陽(yang)(yang)風是一種連續存在(zai),來自太(tai)陽(yang)(yang)并以200-800km/s的(de)(de)(de)(de)速(su)度運動的(de)(de)(de)(de)等離子體流這種物質雖然與(yu)地球上的(de)(de)(de)(de)空(kong)氣不(bu)同,不(bu)是由氣體的(de)(de)(de)(de)分子組成,而是由更簡單的(de)(de)(de)(de)比原子還小一個層(ceng)次(ci)的(de)(de)(de)(de)基本粒子——質子和電子等組成,但它們流動時所產生的(de)(de)(de)(de)效(xiao)應與(yu)空(kong)氣流動十分相似,所以稱它為太(tai)陽(yang)(yang)風。
當(dang)然,太陽(yang)風(feng)的(de)(de)密度(du)與(yu)地(di)(di)(di)球(qiu)上(shang)的(de)(de)風(feng)的(de)(de)密度(du)相比,是(shi)非常(chang)非常(chang)稀(xi)薄而(er)(er)微不足(zu)道的(de)(de),一般情況(kuang)下,在(zai)地(di)(di)(di)球(qiu)附近的(de)(de)行星際(ji)空間中,每立方厘米(mi)(mi)有幾個到幾十個粒子。而(er)(er)地(di)(di)(di)球(qiu)上(shang)風(feng)的(de)(de)密度(du)則為每立方厘米(mi)(mi)有2687億(yi)億(yi)個分子。太陽(yang)風(feng)雖然十分稀(xi)薄,但(dan)它(ta)刮起來的(de)(de)猛(meng)烈勁卻(que)遠遠勝(sheng)過地(di)(di)(di)球(qiu)上(shang)的(de)(de)風(feng)。在(zai)地(di)(di)(di)球(qiu)上(shang),12級(ji)臺風(feng)的(de)(de)風(feng)速(su)是(shi)每秒(miao)32.5米(mi)(mi)以(yi)上(shang)而(er)(er)太陽(yang)風(feng)的(de)(de)風(feng)速(su),在(zai)地(di)(di)(di)球(qiu)附近卻(que)經常(chang)保(bao)持在(zai)每秒(miao)350~450千米(mi)(mi),是(shi)地(di)(di)(di)球(qiu)風(feng)速(su)的(de)(de)上(shang)萬倍,最猛(meng)烈時可達每秒(miao)800千米(mi)(mi)以(yi)上(shang)。
太(tai)(tai)(tai)陽(yang)風(feng)從太(tai)(tai)(tai)陽(yang)大氣最外層的(de)日冕,向(xiang)空間持(chi)續(xu)拋射(she)出(chu)(chu)來的(de)物(wu)質粒(li)(li)(li)子(zi)流(liu)。這種(zhong)粒(li)(li)(li)子(zi)流(liu)是從冕洞中噴射(she)出(chu)(chu)來的(de),其主(zhu)要成分是氫(qing)粒(li)(li)(li)子(zi)和氦粒(li)(li)(li)子(zi)。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)風(feng)有兩(liang)種(zhong):一(yi)種(zhong)持(chi)續(xu)不斷(duan)地輻(fu)射(she)出(chu)(chu)來,速度(du)較小,粒(li)(li)(li)子(zi)含量也較少,被稱為“持(chi)續(xu)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)風(feng)”;另一(yi)種(zhong)是在太(tai)(tai)(tai)陽(yang)活(huo)動時輻(fu)射(she)出(chu)(chu)來,速度(du)較大,粒(li)(li)(li)子(zi)含量也較多,這種(zhong)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)風(feng)被稱為“擾動太(tai)(tai)(tai)陽(yang)風(feng)”。擾動太(tai)(tai)(tai)陽(yang)風(feng)對(dui)地球的(de)影響(xiang)很(hen)大,當(dang)它抵達地球時,往(wang)往(wang)引起很(hen)大的(de)磁暴與強烈的(de)極光,同時也產生電離層騷(sao)擾。
冕(mian)洞(dong)(dong)的(de)分布區(qu)(qu)(qu)(qu)域可(ke)達(da)太陽表(biao)(biao)面多數地(di)區(qu)(qu)(qu)(qu),尤(you)其(qi)是在太陽的(de)兩極地(di)區(qu)(qu)(qu)(qu),科學家已經發現(xian)(xian)冕(mian)洞(dong)(dong)內部存在磁場(chang)(chang)線的(de)閉合和開(kai)放,如果磁場(chang)(chang)線突然打開(kai)或(huo)者閉合,那(nei)么太陽表(biao)(biao)面就會(hui)出現(xian)(xian)較大(da)范圍的(de)冕(mian)洞(dong)(dong)覆(fu)蓋現(xian)(xian)象(xiang),其(qi)分布區(qu)(qu)(qu)(qu)域遠大(da)于兩極地(di)區(qu)(qu)(qu)(qu),冕(mian)洞(dong)(dong)形成(cheng)時可(ke)攜帶(dai)大(da)量的(de)炙熱等離子體,磁場(chang)(chang)線開(kai)放的(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)域可(ke)以看到冕(mian)洞(dong)(dong)的(de)一些細(xi)節(jie)上變化,比如冕(mian)洞(dong)(dong)周圍出現(xian)(xian)類似(si)浪花(hua)狀的(de)結構(gou)等。
事實上,冕洞(dong)分布在日冕物質(zhi)中密度較(jiao)低(di)的空(kong)間,而(er)且溫度極高,可達(da)到數(shu)百萬度。
太陽動力學天文(wen)臺目前正(zheng)(zheng)在監(jian)視太陽表(biao)面的異常變(bian)化,太陽正(zheng)(zheng)處于(yu)為期(qi)11年的活動周期(qi)高峰(feng)時(shi)段,未(wei)來(lai)我們(men)還將看到強烈的太陽耀斑以及日冕物質(zhi)拋(pao)射(she)等現(xian)象。
這些太(tai)陽活(huo)動的(de)背后都有磁場因素的(de)介(jie)入,對太(tai)陽活(huo)動的(de)判(pan)斷似乎較(jiao)為(wei)困難。科學家還發(fa)現如(ru)果冕洞發(fa)生的(de)區域分(fen)布在太(tai)陽表面的(de)高緯度(du)地區,那(nei)么可形成速度(du)較(jiao)快的(de)太(tai)陽風。
太(tai)陽(yang)(yang)上(shang)絕大多數的(de)(de)(de)氫正逐漸燃(ran)燒轉(zhuan)變為氦,可以說太(tai)陽(yang)(yang)正處于最(zui)穩定的(de)(de)(de)主(zhu)序星階(jie)段(duan)。對太(tai)陽(yang)(yang)這樣質量的(de)(de)(de)恒星而(er)(er)(er)言(yan),主(zhu)序星階(jie)段(duan)約可持續(xu)(xu)110億(yi)年。恒星由于放出光而(er)(er)(er)慢慢地在收縮,而(er)(er)(er)在收縮過(guo)程中,中心(xin)部分的(de)(de)(de)密度(du)就(jiu)會(hui)增加,壓力也(ye)(ye)會(hui)升高(gao),使得氫會(hui)燃(ran)燒得更厲(li)害,這樣一來溫(wen)度(du)就(jiu)會(hui)升高(gao),太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)亮度(du)也(ye)(ye)會(hui)逐漸增強。太(tai)陽(yang)(yang)自(zi)從(cong)45億(yi)年前(qian)進入主(zhu)序星階(jie)段(duan)到如今(jin),太(tai)陽(yang)(yang)光的(de)(de)(de)亮度(du)增強了30%,預計今(jin)后(hou)還會(hui)繼續(xu)(xu)增強,使地球溫(wen)度(du)不斷升高(gao)。
65億(yi)年(nian)(nian)后(hou),當太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)序星(xing)階(jie)段(duan)(duan)結束時(shi),預(yu)計太(tai)陽(yang)光的(de)(de)(de)(de)(de)亮(liang)度(du)(du)(du)(du)將是(shi)如(ru)(ru)今的(de)(de)(de)(de)(de)2.2倍(bei),而地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)均(jun)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)要(yao)比(bi)如(ru)(ru)今高60℃左右。屆(jie)時(shi)就(jiu)算(suan)地球(qiu)上(shang)仍有海(hai)水,恐怕(pa)也(ye)(ye)快被(bei)(bei)蒸(zheng)發光了。若僅(jin)從平(ping)均(jun)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)來看(kan),火星(xing)反而會(hui)是(shi)最適宜人類居住的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)球(qiu)。在(zai)(zai)主(zhu)序星(xing)階(jie)段(duan)(duan),因(yin)恒星(xing)自(zi)身引(yin)(yin)力(li)(li)而造成收縮(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)這股向(xiang)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)和(he)因(yin)燃燒而引(yin)(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)向(xiang)外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)會(hui)互(hu)相(xiang)牽制(zhi)而達(da)到(dao)平(ping)衡。但在(zai)(zai)65億(yi)年(nian)(nian)后(hou),太(tai)陽(yang)中心(xin)部(bu)分的(de)(de)(de)(de)(de)氫會(hui)燃盡(jin),最后(hou)只剩下其周圍的(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)殼狀部(bu)分有氫燃燒。在(zai)(zai)球(qiu)殼內(nei)不再(zai)燃燒的(de)(de)(de)(de)(de)區域,由于抵消引(yin)(yin)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)向(xiang)外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)(li)減弱而開始急(ji)速收縮(suo),此時(shi)太(tai)陽(yang)會(hui)越來越亮(liang),球(qiu)殼外(wai)側部(bu)分因(yin)受到(dao)影(ying)響而導致溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)升高并開始膨脹,這便是(shi)另一(yi)個階(jie)段(duan)(duan)--紅(hong)巨星(xing)階(jie)段(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)開始。紅(hong)巨星(xing)階(jie)段(duan)(duan)會(hui)持(chi)續數億(yi)年(nian)(nian),其間太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)亮(liang)度(du)(du)(du)(du)會(hui)達(da)到(dao)如(ru)(ru)今的(de)(de)(de)(de)(de)2000倍(bei),木星(xing)和(he)土(tu)星(xing)周圍的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)也(ye)(ye)會(hui)升高,木星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)冰衛星(xing)以及作為土(tu)星(xing)特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)都(dou)會(hui)被(bei)(bei)蒸(zheng)發得無(wu)影(ying)無(wu)蹤,最后(hou),太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)外(wai)層部(bu)分甚至(zhi)會(hui)膨脹到(dao)如(ru)(ru)今的(de)(de)(de)(de)(de)地球(qiu)軌道附近。
另一(yi)(yi)方(fang)面,從(cong)外層部分會不斷放(fang)出(chu)氣(qi)體,最(zui)終太陽(yang)的(de)質量會減(jian)(jian)至(zhi)主(zhu)序星(xing)階段的(de)60%。因太陽(yang)引(yin)力(li)減(jian)(jian)弱之(zhi)故(gu),行星(xing)開始遠離太陽(yang)。當太陽(yang)質量減(jian)(jian)至(zhi)原來(lai)的(de)60%時,行星(xing)和太陽(yang)的(de)距離要比(bi)現在擴大70%。這(zhe)樣一(yi)(yi)來(lai),雖然水星(xing)和金星(xing)被吞沒的(de)可能性極大,但(dan)地球在太陽(yang)外層部分到達之(zhi)前應該會拉大距離而存活下(xia)來(lai),火星(xing)和木星(xing)型行星(xing)(木星(xing),土(tu)星(xing),天王星(xing),海王星(xing))也會存活下(xia)來(lai)。
像太(tai)陽(yang)(yang)這(zhe)般(ban)質量的星(xing)球,在其密(mi)度已變得(de)非常(chang)高的中心(xin)部分(fen)只會收縮到一定程(cheng)度,也就是溫度只會升高到某(mou)種程(cheng)度,中心(xin)部分(fen)的火會漸(jian)(jian)漸(jian)(jian)消失(shi)。太(tai)陽(yang)(yang)逐漸(jian)(jian)失(shi)去光芒(mang),膨脹的外層部分(fen)將(jiang)收縮,冷卻成致(zhi)密(mi)的白矮星(xing)。通過紅(hong)巨星(xing)時代考驗而存留(liu)下來的行星(xing)將(jiang)會繼續圍(wei)繞太(tai)陽(yang)(yang)運行,所有一切都(dou)將(jiang)被凍結,最后太(tai)陽(yang)(yang)系迎(ying)接的將(jiang)會是寂靜(jing)狀態(tai)的結束。
若太陽(yang)這種恒(heng)星變(bian)為白矮星,每秒自轉一周(zhou)。密度至少為1.41×1011kg/m3。
太陽受探測歷史
時間(年) 探測(ce)器名稱 國家 成就
1960-1968 先驅者(zhe)5-9號 美國 繞太(tai)(tai)陽運行,研(yan)究太(tai)(tai)陽風(feng)、耀斑
1974-1976 太陽(yang)神1-2號(hao) 美德合作 近距離高速掠過太陽(yang)表面(mian),測量太陽(yang)風與磁場(chang)
1980 太陽(yang)極大使者 美國 收集了耀斑、太陽(yang)黑(hei)子和(he)日珥(er)發出的(de)X射(she)線。伽馬(ma)射(she)線、紫(zi)外輻射(she)的(de)資料。
1990 尤利西(xi)斯 美歐(ou)合作 在太(tai)(tai)陽(yang)極區(qu)上方的太(tai)(tai)陽(yang)風以及太(tai)(tai)陽(yang)磁場
1991 陽光 日英美合作 測(ce)量了太陽耀斑(ban)發出的X射線和伽馬(ma)射線以(yi)及耀斑(ban)爆發前的狀況
1995 SOHO 美歐合作 研究太陽內部結構和表面發生的(de)事件
1998 TRACE 美(mei)國 了解太陽磁場與(yu)日冕加熱之間的(de)聯系
2006 STEREO 美(mei)國 全方位提(ti)供太(tai)陽爆發和太(tai)陽風(feng)的(de)星(xing)系
2010 SDO 美國 預測太陽活動(dong)對(dui)地(di)球的影響
2018 Parker Solar Probe 美國 探索太陽(yang)運行機制
2021 羲和(he)號(hao) 中(zhong)(zhong)國(guo)(guo) 2021年(nian)10月14日18時(shi)51分,中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)在太原衛(wei)星發射(she)中(zhong)(zhong)心采用長征二號(hao)丁(ding)運載火箭,成功發射(she)首(shou)顆太陽(yang)探測科(ke)學技(ji)術試驗衛(wei)星“羲和(he)號(hao)”,實現(xian)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)太陽(yang)探測零(ling)的突(tu)破(po)。
2021 風云三號E星(xing) 中國(guo) 空間(jian)日(ri)冕探測
2022 空(kong)間新(xin)技(ji)術(shu)試驗衛星 中國 太陽過渡區的探測
2021年9月2日,中(zhong)國“黎明星”風云三號E星(以下簡稱“E星”)發布(bu)首(shou)批高精(jing)度、多波(bo)段太(tai)(tai)陽(yang)圖(tu)像。在太(tai)(tai)陽(yang)極(ji)紫外動(dong)畫(hua)圖(tu)像上,太(tai)(tai)陽(yang)最外層大(da)氣——日冕數天內的變(bian)化被精(jing)準捕捉,太(tai)(tai)陽(yang)活動(dong)區、冕洞等也清晰可見。
這段風云(yun)三號E星太(tai)陽(yang)(yang)極紫外圖像(xiang)做成(cheng)的(de)動畫(hua)展示了日冕2021年8月(yue)24日至31日的(de)變化,隨著太(tai)陽(yang)(yang)緩緩地自轉,太(tai)陽(yang)(yang)上的(de)活動區、冕洞等特征也一(yi)一(yi)呈現在我們(men)面前(qian),宛若一(yi)幅(fu)壯(zhuang)美的(de)畫(hua)卷。耀斑類似于地球上的(de)閃(shan)電。
2022年(nian)3月,歐洲航天局發布(bu)了一張(zhang)(zhang)太(tai)陽(yang)(yang)的(de)高分辨率圖像(xiang)(xiang),號稱有(you)史以來最(zui)高分辨率的(de)太(tai)陽(yang)(yang)圖像(xiang)(xiang),大小為56.26MB。這是太(tai)陽(yang)(yang)軌道飛行器(qi)在(zai)大約7500萬公(gong)里的(de)距(ju)離在(zai)極紫外光下看到的(de)太(tai)陽(yang)(yang)。該圖像(xiang)(xiang)是3月7日由極紫外成像(xiang)(xiang)儀(yi)(EUI)儀(yi)器(qi)的(de)高分辨率望遠鏡拍(pai)攝(she),將25張(zhang)(zhang)單(dan)幅(fu)圖像(xiang)(xiang)進行了拼接,每張(zhang)(zhang)圖像(xiang)(xiang)拍(pai)攝(she)耗時10分鐘,總(zong)共花(hua)了4個多(duo)小時。
2022年8月(yue)30日,中國(guo)首顆太(tai)陽(yang)探(tan)測科(ke)學技(ji)術試驗衛(wei)星“羲和(he)號(hao)”在國(guo)際上(shang)首次(ci)實現了(le)對(dui)太(tai)陽(yang)Hα(氫阿爾(er)法)波(bo)(bo)段的光(guang)譜掃(sao)描(miao)成像(xiang),記(ji)錄了(le)太(tai)陽(yang)活動在光(guang)球(qiu)層(ceng)和(he)色球(qiu)層(ceng)的響(xiang)應過(guo)(guo)程,通過(guo)(guo)一次(ci)掃(sao)描(miao),可(ke)獲取376個波(bo)(bo)長(chang)(chang)位(wei)置(zhi)的太(tai)陽(yang)圖(tu)像(xiang),不同波(bo)(bo)長(chang)(chang)對(dui)應了(le)光(guang)球(qiu)和(he)色球(qiu)不同層(ceng)次(ci)的太(tai)陽(yang)大氣。根據這些譜線(xian)的精(jing)細結構,可(ke)反演出高精(jing)度(du)的全日面色球(qiu)和(he)光(guang)球(qiu)多普勒速(su)度(du)場,發(fa)生在太(tai)陽(yang)大氣中的活動可(ke)被詳細記(ji)錄到,進(jin)而研究太(tai)陽(yang)活動的物理(li)過(guo)(guo)程。