太(tai)陽(Sun)是太(tai)陽系的中(zhong)心天(tian)體(ti)(ti),占有太(tai)陽系總體(ti)(ti)質量的99.86%。太(tai)陽系中(zhong)的八(ba)大行星、小(xiao)行星、流星、彗星、外海王星天(tian)體(ti)(ti)以及星際塵埃等,都圍(wei)繞著太(tai)陽公轉,而(er)太(tai)陽則圍(wei)繞著銀(yin)河系的中(zhong)心公轉。
太(tai)(tai)陽(yang)是位(wei)于太(tai)(tai)陽(yang)系中心(xin)的(de)恒星(xing),它幾乎是熱等離子體(ti)與磁場交織著的(de)一個理想球體(ti)。太(tai)(tai)陽(yang)直徑大(da)(da)約(yue)是1392000(1.392×10?)千(qian)米,相當于地(di)球直徑的(de)109倍(bei);體(ti)積大(da)(da)約(yue)是地(di)球的(de)130萬倍(bei);其質(zhi)(zhi)量大(da)(da)約(yue)是2×103?千(qian)克(ke)(地(di)球的(de)330000倍(bei))。從化(hua)學(xue)組成來(lai)看,現在(zai)太(tai)(tai)陽(yang)質(zhi)(zhi)量的(de)大(da)(da)約(yue)四分之三是氫,剩下的(de)幾乎都是氦,包括(kuo)氧(yang)、碳(tan)、氖、鐵和其他的(de)重元素質(zhi)(zhi)量少于2%,采用核(he)聚變的(de)方式向(xiang)太(tai)(tai)空釋放(fang)光和熱。
太陽目前(qian)正在(zai)穿越銀(yin)河(he)系內部(bu)邊緣獵戶(hu)臂的(de)(de)(de)本地泡(pao)區中的(de)(de)(de)本星際(ji)云。在(zai)距離地球(qiu)17光年(nian)的(de)(de)(de)距離內有50顆最(zui)鄰(lin)近(jin)的(de)(de)(de)恒星系(與太陽距離最(zui)近(jin)的(de)(de)(de)恒星是稱作比鄰(lin)星的(de)(de)(de)紅矮星,大約4.2光年(nian))。
太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)是一顆(ke)(ke)黃矮星(xing)(光譜為G2V),黃矮星(xing)的(de)(de)(de)(de)壽(shou)命大(da)(da)致為100億(yi)年(nian),目前(qian)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)大(da)(da)約(yue)45.7億(yi)歲。在大(da)(da)約(yue)50至60億(yi)年(nian)之后,太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)內部(bu)的(de)(de)(de)(de)氫元素幾(ji)乎會(hui)全部(bu)消耗盡,太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)核心將(jiang)發生坍縮,導致溫度(du)上(shang)升,這一過(guo)程將(jiang)一直持續到太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)開始把氦元素聚(ju)(ju)變成碳元素。雖(sui)然氦聚(ju)(ju)變產生的(de)(de)(de)(de)能量比(bi)氫聚(ju)(ju)變產生的(de)(de)(de)(de)能量少,但溫度(du)也(ye)更高,因此(ci)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)外層將(jiang)膨脹(zhang),并且把一部(bu)分外層大(da)(da)氣釋放(fang)到太(tai)空中。當(dang)轉向新元素的(de)(de)(de)(de)過(guo)程結束(shu)時,太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量將(jiang)稍微(wei)下(xia)降(jiang)(jiang),外層將(jiang)延伸到地(di)球(qiu)或者(zhe)火星(xing)目前(qian)運行(xing)的(de)(de)(de)(de)軌道(dao)處(chu)(這時由于太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)下(xia)降(jiang)(jiang),這兩顆(ke)(ke)行(xing)星(xing)將(jiang)會(hui)離太(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)更遠(yuan))。
太(tai)陽(yang)(yang)是在(zai)大(da)(da)約45.7億(yi)(yi)年前在(zai)一(yi)個(ge)坍縮的氫分子云內形成(cheng)。太(tai)陽(yang)(yang)形成(cheng)的時間(jian)以兩(liang)種方法(fa)(fa)測量(liang)(liang):太(tai)陽(yang)(yang)目前在(zai)主序帶上(shang)的年齡,使用恒星(xing)演化和太(tai)初(chu)核合成(cheng)的電腦模型確(que)認,大(da)(da)約就是45.7億(yi)(yi)年。這(zhe)與放射性定(ding)年法(fa)(fa)得到(dao)的太(tai)陽(yang)(yang)最古老的物質(zhi)是45.67億(yi)(yi)年非常的吻合。太(tai)陽(yang)(yang)在(zai)其主序的演化階(jie)段(duan)已經(jing)到(dao)了(le)中(zhong)年期,在(zai)這(zhe)個(ge)階(jie)段(duan)的核聚(ju)(ju)變是在(zai)核心(xin)將氫聚(ju)(ju)變成(cheng)氦(hai)。每秒中(zhong)有超(chao)過(guo)400萬噸的物質(zhi)在(zai)太(tai)陽(yang)(yang)的核心(xin)轉化成(cheng)能(neng)量(liang)(liang),產生中(zhong)微子和太(tai)陽(yang)(yang)輻射。以這(zhe)個(ge)速率,到(dao)目前為止(zhi),太(tai)陽(yang)(yang)大(da)(da)約轉化了(le)100個(ge)地球質(zhi)量(liang)(liang)的物質(zhi)成(cheng)為能(neng)量(liang)(liang),太(tai)陽(yang)(yang)在(zai)主序帶上(shang)耗費的時間(jian)總共大(da)(da)約為100億(yi)(yi)年。
太(tai)陽(yang)沒有足夠(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)爆發成為超新(xin)星(xing)(xing)(xing),替代的(de)(de)(de)(de)(de)是,在約50億年后它(ta)將進(jin)入(ru)紅(hong)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)階(jie)段(duan),氦核(he)(he)心(xin)(xin)為抵抗引(yin)力(li)而收縮(suo),同時(shi)變(bian)熱(re);緊挨核(he)(he)心(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)氫包(bao)層因溫度上(shang)升而加速(su)聚變(bian),結(jie)果(guo)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)持續增加,傳導到(dao)外(wai)(wai)層,使其向外(wai)(wai)膨(peng)脹。當核(he)(he)心(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度達到(dao)1億K時(shi),氦聚變(bian)將開始進(jin)行(xing)并(bing)燃(ran)燒生成碳(tan)。由于此時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)氦核(he)(he)心(xin)(xin)已經相當于一個小型(xing)“白(bai)矮星(xing)(xing)(xing)”(電子簡并(bing)態),熱(re)失(shi)控的(de)(de)(de)(de)(de)氦聚變(bian)將導致氦閃,釋放的(de)(de)(de)(de)(de)巨(ju)大(da)(da)能量(liang)使太(tai)陽(yang)核(he)(he)心(xin)(xin)大(da)(da)幅度膨(peng)脹,解除了(le)電子簡并(bing)態,然后核(he)(he)心(xin)(xin)剩(sheng)余(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)氦進(jin)行(xing)穩定的(de)(de)(de)(de)(de)聚變(bian)。從(cong)外(wai)(wai)部看,太(tai)陽(yang)將如新(xin)星(xing)(xing)(xing)般突然增亮(liang)5~10個星(xing)(xing)(xing)等(相比于此前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)“紅(hong)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)”階(jie)段(duan)),接著體積(ji)大(da)(da)幅度縮(suo)小,變(bian)得比原先的(de)(de)(de)(de)(de)紅(hong)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)暗淡得多(但(dan)仍將比現在的(de)(de)(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)亮(liang)),直(zhi)到(dao)核(he)(he)心(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)逐步累積(ji),再次進(jin)入(ru)核(he)(he)心(xin)(xin)收縮(suo)、外(wai)(wai)層膨(peng)脹階(jie)段(duan)。這就是漸近巨(ju)星(xing)(xing)(xing)分(fen)支(zhi)階(jie)段(duan)。
地(di)(di)球(qiu)(qiu)的(de)(de)命運是(shi)不(bu)確(que)定的(de)(de),當太(tai)(tai)(tai)陽成為(wei)紅巨星(xing)(xing)(xing)時,其半徑大(da)約會(hui)是(shi)現在的(de)(de)200倍,表(biao)面可能將膨脹(zhang)至地(di)(di)球(qiu)(qiu)現在的(de)(de)軌(gui)道——1AU(1.5×1011m)。然而,當太(tai)(tai)(tai)陽成為(wei)漸近巨星(xing)(xing)(xing)分支的(de)(de)恒星(xing)(xing)(xing)時,由(you)于恒星(xing)(xing)(xing)風的(de)(de)作(zuo)用(yong),它大(da)約已經流失30%的(de)(de)質量,所以(yi)地(di)(di)球(qiu)(qiu)的(de)(de)軌(gui)道會(hui)向外移(yi)動。如果只是(shi)這樣,地(di)(di)球(qiu)(qiu)或許可以(yi)幸免(mian),但新的(de)(de)研究認(ren)為(wei)地(di)(di)球(qiu)(qiu)可能會(hui)因為(wei)潮汐的(de)(de)相(xiang)互作(zuo)用(yong)而被(bei)太(tai)(tai)(tai)陽吞噬掉。但即使(shi)地(di)(di)球(qiu)(qiu)能逃脫被(bei)太(tai)(tai)(tai)陽焚(fen)毀的(de)(de)命運,地(di)(di)球(qiu)(qiu)上的(de)(de)水仍然都會(hui)沸騰,大(da)部分的(de)(de)氣體(ti)都會(hui)逃逸入太(tai)(tai)(tai)空。
即使(shi)太(tai)(tai)陽(yang)仍在(zai)主序帶的(de)(de)現(xian)階段,太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)光(guang)度(du)仍然在(zai)緩(huan)慢的(de)(de)增加(jia)(每10億年(nian)約增加(jia)10%),表面的(de)(de)溫(wen)度(du)也緩(huan)緩(huan)的(de)(de)提升。太(tai)(tai)陽(yang)過去(qu)的(de)(de)光(guang)度(du)比較暗淡,這可(ke)(ke)能是生(sheng)命在(zai)10億年(nian)前才出現(xian)在(zai)陸地上的(de)(de)原因。太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)溫(wen)度(du)若依照(zhao)這樣的(de)(de)速率增加(jia),在(zai)未來的(de)(de)10億年(nian),地球可(ke)(ke)能會變得太(tai)(tai)熱,使(shi)水不再能以液態存在(zai)于地球表面,而(er)使(shi)地球上所有的(de)(de)生(sheng)物趨(qu)于滅絕(jue)。
繼紅巨星(xing)(xing)階段(duan)之后,激(ji)烈的(de)熱脈(mo)動(dong)將導致太陽外(wai)層(ceng)的(de)氣體(ti)逃逸,形成行星(xing)(xing)狀星(xing)(xing)云。在(zai)外(wai)層(ceng)被剝離后,唯(wei)一留存下來的(de)就是(shi)恒(heng)星(xing)(xing)炙熱的(de)核心——白(bai)矮星(xing)(xing),并在(zai)數十(shi)億年中逐漸(jian)冷卻和黯淡。這(zhe)是(shi)低質(zhi)量與中質(zhi)量恒(heng)星(xing)(xing)演(yan)化的(de)典型(xing)。
太(tai)陽是一個巨大而熾熱的(de)(de)氣(qi)體(ti)星球。知道了日地(di)距離,再從(cong)地(di)球上測得(de)太(tai)陽圓面(mian)的(de)(de)視角直徑(jing),從(cong)簡單的(de)(de)三(san)角關系就可以(yi)求(qiu)出(chu)太(tai)陽的(de)(de)半徑(jing)為(wei)69.6萬(wan)千米,是地(di)球半徑(jing)的(de)(de)109倍(bei)。由此(ci)可以(yi)算出(chu)太(tai)陽的(de)(de)體(ti)積為(wei)地(di)球的(de)(de)130萬(wan)倍(bei)。
天文學家根據(ju)開普勒行星(xing)運動的(de)第三(san)定律(lv),利用(yong)地球的(de)質(zhi)量和它環繞(rao)太(tai)陽(yang)(yang)運轉(zhuan)的(de)軌道半(ban)徑及周(zhou)期,還可以(yi)推(tui)算(suan)出(chu)太(tai)陽(yang)(yang)的(de)質(zhi)量為1.989×103?千克(ke),這個(ge)質(zhi)量是地球的(de)33萬倍。并且集中了太(tai)陽(yang)(yang)系99.86%的(de)質(zhi)量。但是,即使這樣一(yi)個(ge)龐然大物(wu),在(zai)茫茫宇宙(zhou)之中,卻也不過只是一(yi)顆質(zhi)量中等的(de)普通恒星(xing)而已(yi)。
由太陽(yang)(yang)的(de)(de)體(ti)積和質(zhi)量,可以計算(suan)出太陽(yang)(yang)平均密(mi)度為1.409克(ke)/厘米3,約(yue)為地(di)球(qiu)平均密(mi)度的(de)(de)0.26倍。太陽(yang)(yang)表面的(de)(de)重(zhong)力加速(su)(su)度等于(yu)(yu)273.9810米/秒(miao)2,約(yue)為地(di)球(qiu)表面重(zhong)力加速(su)(su)度的(de)(de)28倍,如果一個(ge)人站(zhan)在太陽(yang)(yang)表面,那(nei)么他的(de)(de)體(ti)重(zhong)將(jiang)會(hui)是在地(di)球(qiu)上的(de)(de)20倍。太陽(yang)(yang)表面的(de)(de)逃(tao)逸速(su)(su)度約(yue)617.7公里/秒(miao),任(ren)何(he)一個(ge)中(zhong)性粒子的(de)(de)速(su)(su)度必須大于(yu)(yu)這個(ge)值,才能(neng)脫(tuo)離(li)太陽(yang)(yang)的(de)(de)吸(xi)引力而(er)跑到宇宙空(kong)間中(zhong)去。
太(tai)陽(yang)(yang)只(zhi)是宇宙中一(yi)(yi)顆十(shi)分普通的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)(xing),但它(ta)卻(que)是太(tai)陽(yang)(yang)系的(de)(de)(de)中心天體。太(tai)陽(yang)(yang)系中,包含我們的(de)(de)(de)地球在內(nei)的(de)(de)(de)八大行(xing)星(xing)(xing)、一(yi)(yi)些矮行(xing)星(xing)(xing)、彗星(xing)(xing)和其(qi)它(ta)無數的(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)(yang)系小天體,都在太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)強大引力作用下(xia)環繞太(tai)陽(yang)(yang)運(yun)(yun)行(xing)。太(tai)陽(yang)(yang)系的(de)(de)(de)疆域(yu)龐大,僅(jin)以(yi)冥王星(xing)(xing)為(wei)例,其(qi)運(yun)(yun)行(xing)軌道距離太(tai)陽(yang)(yang)就將近40個天文單位(wei),也(ye)就是60億千米(mi)之遙遠(yuan),而實際上太(tai)陽(yang)(yang)系的(de)(de)(de)范圍還要數十(shi)倍于此。
但(dan)是這樣一(yi)個龐大的(de)太(tai)陽系(xi)(xi)家(jia)族(zu),在銀(yin)河(he)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)卻(que)僅僅只是十分普(pu)通的(de)滄海一(yi)粟。銀(yin)河(he)系(xi)(xi)擁有至少1000億(yi)顆以(yi)上(shang)的(de)恒星(xing),直徑(jing)約(yue)10萬光年。太(tai)陽位于(yu)銀(yin)道面(mian)(mian)之北的(de)獵戶座旋臂上(shang),距離銀(yin)河(he)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong)心約(yue)30000光年,在銀(yin)道面(mian)(mian)以(yi)北約(yue)26光年,它一(yi)方面(mian)(mian)繞著(zhu)銀(yin)心以(yi)每(mei)秒(miao)250公里的(de)速(su)度旋轉,周期(qi)大概是2.5億(yi)年,另一(yi)方面(mian)(mian)又相對(dui)于(yu)周圍恒星(xing)以(yi)每(mei)秒(miao)19.7公里的(de)速(su)度朝著(zhu)織女星(xing)附(fu)近方向運(yun)動。太(tai)陽也在自(zi)轉,其周期(qi)在日面(mian)(mian)赤道帶約(yue)25天;兩(liang)極區(qu)約(yue)為35天。
太(tai)(tai)陽(yang)正在(zai)穿(chuan)越銀河系(xi)(xi)內部邊緣獵戶(hu)臂的(de)(de)(de)本地泡區中(zhong)的(de)(de)(de)本星(xing)際云。在(zai)距(ju)(ju)離(li)地球17光(guang)(guang)年的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)內有50顆(ke)最鄰近的(de)(de)(de)恒(heng)星(xing)系(xi)(xi)(距(ju)(ju)離(li)最近的(de)(de)(de)一顆(ke)恒(heng)星(xing)是紅矮(ai)星(xing),被(bei)稱為(wei)比鄰星(xing),距(ju)(ju)太(tai)(tai)陽(yang)大約(yue)4.2光(guang)(guang)年),太(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)質(zhi)量在(zai)這(zhe)些恒(heng)星(xing)中(zhong)排在(zai)第(di)四。太(tai)(tai)陽(yang)在(zai)距(ju)(ju)離(li)銀河中(zhong)心24000至26000光(guang)(guang)年的(de)(de)(de)距(ju)(ju)離(li)上(shang)繞(rao)著銀河公(gong)轉,從銀河北極鳥瞰,太(tai)(tai)陽(yang)沿順時針軌道(dao)運(yun)行(xing),大約(yue)2億2500萬至2億5000萬年繞(rao)行(xing)一周(zhou)。由于銀河系(xi)(xi)在(zai)宇宙微波背(bei)景輻射(she)(CMB)中(zhong)以550公(gong)里(li)/秒(miao)的(de)(de)(de)速(su)度朝向(xiang)長蛇座(zuo)的(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)運(yun)動,這(zhe)兩(liang)個速(su)度合成之后,太(tai)(tai)陽(yang)相(xiang)對于CMB的(de)(de)(de)速(su)度是370公(gong)里(li)/秒(miao),朝向(xiang)巨(ju)爵座(zuo)或獅子座(zuo)的(de)(de)(de)方(fang)向(xiang)運(yun)動。
在南門二(er)(比鄰星(xing)所在的(de)三(san)合星(xing)系統)的(de)位置觀看我們(men)的(de)太陽時,太陽則會成為仙(xian)后(hou)座中(zhong)一顆視星(xing)等為0.5等的(de)恒星(xing)。大體來說,仙(xian)后(hou)座的(de)外形將(jiang)會從(cong)//變(bian)成///,太陽將(jiang)會位在仙(xian)后(hou)座ε星(xing)的(de)尾端。
太陽繞(rao)銀(yin)河系中心公(gong)轉(zhuan)(zhuan),繞(rao)銀(yin)河系中心公(gong)轉(zhuan)(zhuan)周(zhou)期約2.5×10?年。銀(yin)河系中心可能有巨大黑洞,但(dan)它(ta)周(zhou)圍布(bu)滿了恒星(xing),所以看上去象“銀(yin)盤”。這(zhe)(zhe)些恒星(xing)都繞(rao)“銀(yin)核”公(gong)轉(zhuan)(zhuan)。與地球公(gong)轉(zhuan)(zhuan)不同,這(zhe)(zhe)些恒星(xing)公(gong)轉(zhuan)(zhuan)每(mei)繞(rao)一周(zhou)離“銀(yin)核”會更近。
太(tai)陽(yang)和(he)(he)其它天體一樣,也在圍繞自(zi)(zi)己的軸心自(zi)(zi)西向東自(zi)(zi)轉(zhuan),但觀(guan)測和(he)(he)研究表(biao)明,太(tai)陽(yang)表(biao)面不同的緯(wei)度(du)處(chu)(chu),自(zi)(zi)轉(zhuan)速度(du)不一樣。在赤道(dao)處(chu)(chu),太(tai)陽(yang)自(zi)(zi)轉(zhuan)一周(zhou)(zhou)需要(yao)25.4天,而在緯(wei)度(du)40處(chu)(chu)需要(yao)27.2天,到了兩極地區,自(zi)(zi)轉(zhuan)一周(zhou)(zhou)則需要(yao)35天左右(you)。這種自(zi)(zi)轉(zhuan)方式被稱為(wei)“較差自(zi)(zi)轉(zhuan)”。
根據太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)活動的(de)相對(dui)強弱,太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)可分(fen)為寧靜太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)和活動太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)兩大類。寧靜太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)是一(yi)個理論上假定寧靜的(de)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)對(dui)稱熱氣體球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu),其性質只(zhi)隨(sui)半徑而(er)變,而(er)且在任一(yi)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)中都是均勻的(de),其目的(de)在于研究太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)總體結(jie)構和一(yi)般性質。在這種假定下,按照(zhao)由(you)里(li)往外(wai)的(de)順序,太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)是由(you)核(he)心(xin)、輻射區、對(dui)流層(ceng)(ceng)、光球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)、色球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)、日冕層(ceng)(ceng)構成。光球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)之(zhi)下稱為太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)內部;光球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)之(zhi)上稱為太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)大氣。
太陽(yang)圈電流片延伸到太陽(yang)系外,結果是來自(zi)太陽(yang)的旋轉(zhuan)磁場影響到星際物(wu)質中的等離(li)子體。
太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)是磁(ci)力活(huo)躍的(de)(de)(de)恒星,它(ta)支撐一個(ge)強大、年(nian)復一年(nian)在(zai)變(bian)化的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang),并且(qie)大約每(mei)11年(nian)環繞著(zhu)(zhu)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)極(ji)大期反轉(zhuan)(zhuan)它(ta)的(de)(de)(de)方向太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)磁(ci)場(chang)(chang)會導致很(hen)多影響,稱(cheng)為(wei)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)活(huo)動,包(bao)(bao)括在(zai)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子、太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)耀斑、和攜帶(dai)著(zhu)(zhu)物(wu)質穿越太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)且(qie)不(bu)(bu)斷變(bian)化的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)風。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)活(huo)動對(dui)地球的(de)(de)(de)影響包(bao)(bao)括在(zai)高(gao)(gao)緯度(du)的(de)(de)(de)極(ji)光,和擾亂無線電通訊和電力。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)活(huo)動被認為(wei)在(zai)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)的(de)(de)(de)形(xing)成和演(yan)化扮演(yan)了很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)角(jiao)色,太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)因(yin)為(wei)高(gao)(gao)溫的(de)(de)(de)緣故,所有的(de)(de)(de)物(wu)質都是氣體和等離子體,這(zhe)使(shi)得(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)速可能在(zai)赤道(大約25天)較(jiao)快(kuai),而不(bu)(bu)是高(gao)(gao)緯度(du)(在(zai)兩極(ji)約為(wei)35天)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)因(yin)緯度(du)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)較(jiao)差(cha)自轉(zhuan)(zhuan)造(zao)成它(ta)的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)線隨著(zhu)(zhu)時間而糾纏在(zai)一起,造(zao)成磁(ci)場(chang)(chang)圈從(cong)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)表(biao)面(mian)噴發出來,并觸發太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)形(xing)成系(xi)距性的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子和日珥(參(can)見(jian)磁(ci)重(zhong)聯)。隨著(zhu)(zhu)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)每(mei)11年(nian)反轉(zhuan)(zhuan)它(ta)本身的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang),這(zhe)種糾纏創造(zao)了太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)發電機和11年(nian)的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)磁(ci)場(chang)(chang)活(huo)動太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)周期。
太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)朝(chao)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)本體(ti)(ti)(ti)外更遠處(chu)延伸,磁(ci)(ci)(ci)化的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)風等離(li)(li)子體(ti)(ti)(ti)攜帶(dai)著(zhu)(zhu)(zhu)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)進入太(tai)(tai)(tai)空(kong),形成所謂的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)際磁(ci)(ci)(ci)場(chang)由于等離(li)(li)子體(ti)(ti)(ti)只能沿(yan)(yan)著(zhu)(zhu)(zhu)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)線移動,離(li)(li)開太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)際磁(ci)(ci)(ci)場(chang)起(qi)初是(shi)沿(yan)(yan)著(zhu)(zhu)(zhu)徑(jing)向(xiang)伸展的(de)(de)(de)。因位在(zai)(zai)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)赤道上方和下方離(li)(li)開太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)具(ju)有(you)不同的(de)(de)(de)極性,因此在(zai)(zai)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)赤道平面存在(zai)(zai)著(zhu)(zhu)(zhu)一層(ceng)薄(bo)薄(bo)的(de)(de)(de)電流(liu)層(ceng),稱(cheng)為太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)圈電流(liu)片(pian)。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)自轉(zhuan)(zhuan)使(shi)得遠距(ju)離(li)(li)的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)場(chang)和電流(liu)片(pian)旋轉(zhuan)(zhuan)成像是(shi)阿基米德螺旋結構,稱(cheng)為派(pai)克螺旋。行(xing)星(xing)際磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)遠比太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)偶極性磁(ci)(ci)(ci)場(chang)強(qiang)大。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)50-400μT的(de)(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)偶極(在(zai)(zai)光球)隨著(zhu)(zhu)(zhu)距(ju)離(li)(li)的(de)(de)(de)三次方衰減,在(zai)(zai)地球的(de)(de)(de)距(ju)離(li)(li)上只有(you)0.1nT。然而依據太(tai)(tai)(tai)空(kong)船(chuan)的(de)(de)(de)觀測,在(zai)(zai)地球附近的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)際磁(ci)(ci)(ci)場(chang)是(shi)這(zhe)個數值的(de)(de)(de)100倍,大約(yue)是(shi)5nT。
從中(zhong)心到(dao)0.25太陽(yang)半徑是太陽(yang)發射巨(ju)大(da)(da)能量(liang)(liang)的(de)(de)真正源頭,也稱為核反(fan)應(ying)區(qu)。在這(zhe)(zhe)里,太陽(yang)核心處溫度(du)(du)高達1500萬(wan)度(du)(du),壓力相當于3000億個(ge)大(da)(da)氣壓,隨時(shi)都在進行著(zhu)四個(ge)氫(qing)核聚變成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)氦核的(de)(de)熱核反(fan)應(ying)。根據(ju)原子核物理學和(he)愛因斯坦(tan)的(de)(de)質(zhi)能轉換(huan)關(guan)系式E=mc2,每秒(miao)鐘有質(zhi)量(liang)(liang)為6億噸(dun)(dun)的(de)(de)氫(qing)經(jing)過熱核聚變反(fan)應(ying)為5.96億噸(dun)(dun)的(de)(de)氦,并釋放出相當于400萬(wan)噸(dun)(dun)氫(qing)的(de)(de)能量(liang)(liang),正是這(zhe)(zhe)巨(ju)大(da)(da)的(de)(de)能源帶(dai)給了我們(men)光和(he)熱,但這(zhe)(zhe)損失的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)與太陽(yang)的(de)(de)總質(zhi)量(liang)(liang)相比,卻是不值一(yi)(yi)提的(de)(de)。根據(ju)對太陽(yang)內部氫(qing)含量(liang)(liang)的(de)(de)估計,太陽(yang)至少還有50億年的(de)(de)正常(chang)壽(shou)命。
0.25太(tai)陽半徑~0.86太(tai)陽半徑是(shi)太(tai)陽輻(fu)(fu)(fu)射(she)區,它包(bao)含了各種電磁輻(fu)(fu)(fu)射(she)和粒(li)子流。輻(fu)(fu)(fu)射(she)從內部向(xiang)外部傳遞(di)過程是(shi)多次被物質吸(xi)收而又再次發射(she)的過程。從核反(fan)應區到太(tai)陽表(biao)面的行程中,能量依次以X射(she)線(xian)(xian)、遠(yuan)紫(zi)外線(xian)(xian)、紫(zi)外線(xian)(xian),最后是(shi)可見(jian)光(guang)的形式向(xiang)外輻(fu)(fu)(fu)射(she)。太(tai)陽是(shi)一個(ge)取之難盡,用之不竭的能量源泉。
對流(liu)層是(shi)輻射區的外(wai)側區域,其(qi)厚度約有十幾萬千(qian)米(mi),由(you)于這里(li)的溫(wen)度、壓力和密度梯度都很(hen)大(da),太陽氣體(ti)呈對流(liu)的不(bu)穩定狀態(tai)。使物(wu)質(zhi)(zhi)的徑向(xiang)對流(liu)運(yun)動(dong)強烈,熱(re)的物(wu)質(zhi)(zhi)向(xiang)外(wai)運(yun)動(dong),冷的物(wu)質(zhi)(zhi)沉入內(nei)部,太陽內(nei)部能量就是(shi)靠物(wu)質(zhi)(zhi)的這種對流(liu),由(you)內(nei)部向(xiang)外(wai)部傳輸。
太(tai)(tai)陽光(guang)球以上的(de)部分統稱為太(tai)(tai)陽大氣層,跨過整個電磁(ci)頻譜,從無線電、可見光(guang)到伽馬射線,都可以觀察(cha)它們分為5個主要的(de)部分:溫(wen)度極小區、色(se)球、過渡區、日(ri)(ri)冕(mian)(mian)、和太(tai)(tai)陽圈(quan)(quan),太(tai)(tai)陽圈(quan)(quan)可能是(shi)太(tai)(tai)陽大氣層最稀薄的(de)外(wai)緣并且延(yan)伸到冥王星(xing)軌道之外(wai)與星(xing)際物質交界,交界處(chu)稱為日(ri)(ri)鞘,并且在那兒形成(cheng)剪切(qie)的(de)激波(bo)前緣。色(se)球、過渡區和日(ri)(ri)冕(mian)(mian)的(de)溫(wen)度都比太(tai)(tai)陽表面高,原(yuan)因(yin)還沒有獲得證實,但證據指(zhi)向(xiang)阿爾文波(bo)可能攜帶了(le)足夠(gou)的(de)能量將(jiang)日(ri)(ri)冕(mian)(mian)加熱。
對流(liu)層(ceng)上面(mian)的太陽大氣,稱為太陽光(guang)球。光(guang)球是一層(ceng)不透明(ming)的氣體薄層(ceng),厚度約500千米(mi)。它確(que)定了太陽非常(chang)清(qing)晰的邊(bian)界,幾乎所有(you)的可見光(guang)都是從這一層(ceng)發射出來的。
色(se)(se)(se)球(qiu)位于光(guang)(guang)球(qiu)之上(shang)。厚度約2000千米。太陽(yang)的(de)溫(wen)度分布從核心向外直到(dao)(dao)(dao)光(guang)(guang)球(qiu)層(ceng),都是(shi)逐漸下(xia)降的(de),但(dan)到(dao)(dao)(dao)了色(se)(se)(se)球(qiu)層(ceng),卻又反(fan)常(chang)上(shang)升,到(dao)(dao)(dao)色(se)(se)(se)球(qiu)頂部時(shi)已達幾萬度。由于色(se)(se)(se)球(qiu)層(ceng)發出的(de)可見光(guang)(guang)總量(liang)不(bu)及光(guang)(guang)球(qiu)的(de)1%,因此人們平(ping)常(chang)看(kan)不(bu)到(dao)(dao)(dao)它。只有在發生(sheng)日全(quan)食時(shi),即食既之前幾秒種或者生(sheng)光(guang)(guang)以后幾秒鐘,當光(guang)(guang)球(qiu)所發射的(de)明亮(liang)光(guang)(guang)線被月影完全(quan)遮掩的(de)短暫時(shi)間內,在日面邊緣呈現出狹窄的(de)玫(mei)瑰紅色(se)(se)(se)的(de)發光(guang)(guang)圈層(ceng),這就是(shi)色(se)(se)(se)球(qiu)層(ceng)。平(ping)時(shi),科學(xue)家們要(yao)通過(guo)單色(se)(se)(se)光(guang)(guang)(波長為6563埃(ai))色(se)(se)(se)球(qiu)望(wang)遠(yuan)鏡才(cai)能觀測到(dao)(dao)(dao)太陽(yang)色(se)(se)(se)球(qiu)層(ceng)。
日(ri)冕(mian)是太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)大氣的(de)最外(wai)層(ceng),由高溫、低(di)密度(du)(du)(du)的(de)等(deng)(deng)離子體所組成(cheng)。亮度(du)(du)(du)微弱,在(zai)白光中的(de)總亮度(du)(du)(du)比太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)圓(yuan)面(mian)亮度(du)(du)(du)的(de)百(bai)分之一(yi)(yi)還低(di),約(yue)相當于滿(man)月(yue)的(de)亮度(du)(du)(du),因(yin)此只有在(zai)日(ri)全食(shi)時才能展現(xian)其光彩(cai),平時觀(guan)(guan)測(ce)則要使用(yong)專(zhuan)門的(de)日(ri)冕(mian)儀(yi)。日(ri)冕(mian)的(de)溫度(du)(du)(du)高達百(bai)萬度(du)(du)(du),其大小(xiao)和形狀(zhuang)與(yu)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)活動(dong)有關,在(zai)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)活動(dong)極大年時,日(ri)冕(mian)接近圓(yuan)形;在(zai)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)寧靜年則呈橢圓(yuan)形。自古以來,觀(guan)(guan)測(ce)日(ri)冕(mian)的(de)傳統(tong)方法(fa)都是等(deng)(deng)待一(yi)(yi)次罕見(jian)的(de)日(ri)全食(shi)——在(zai)黑暗的(de)天空背景上,月(yue)面(mian)把明(ming)亮的(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)光球面(mian)遮掩(yan)住,而在(zai)日(ri)面(mian)周圍呈現(xian)出青白色的(de)光區,就是人(ren)們期待觀(guan)(guan)測(ce)的(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)最外(wai)層(ceng)大氣——日(ri)冕(mian)。
太(tai)陽(yang)(yang)(yang)圈,從大約20太(tai)陽(yang)(yang)(yang)半徑(0.1天文單(dan)位)到(dao)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)系(xi)的(de)(de)(de)邊(bian)緣,這一大片環繞著太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)空間充滿了伴隨太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)離開太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)等離子體。他的(de)(de)(de)內(nei)側(ce)邊(bian)界(jie)是太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)成(cheng)為(wei)超(chao)阿耳芬波(bo)的(de)(de)(de)那(nei)層位置-流體的(de)(de)(de)速度超(chao)過阿耳芬波(bo)。因為(wei)訊息只能以阿耳芬波(bo)的(de)(de)(de)速度傳遞,所以在這個界(jie)限之(zhi)(zhi)(zhi)外(wai)的(de)(de)(de)湍流和動(dong)力學(xue)的(de)(de)(de)力量不再能影響到(dao)內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)日(ri)冕(mian)形狀。太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)源源不斷的(de)(de)(de)進入(ru)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)圈之(zhi)(zhi)(zhi)中并向(xiang)外(wai)吹拂(fu),使得太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)磁場形成(cheng)螺旋的(de)(de)(de)形狀,直(zhi)到(dao)在距(ju)離太(tai)陽(yang)(yang)(yang)超(chao)過50天文單(dan)位之(zhi)(zhi)(zhi)外(wai)撞擊到(dao)日(ri)鞘為(wei)止。
在2004年12月,旅行(xing)者1號探測器(qi)已穿越(yue)過(guo)被認為是(shi)日鞘部分的激波前(qian)緣。兩艘航(hang)海家太空船在穿越(yue)邊界時都偵(zhen)測與記錄(lu)到能量超過(guo)一(yi)般微粒的高能粒子。
陽(yang)光是地(di)(di)球能(neng)量(liang)的(de)主要來(lai)源(yuan)。太陽(yang)常數是在距離太陽(yang)1天文單(dan)位的(de)位置(也就是在或接近(jin)地(di)(di)球),直(zhi)接暴露(lu)在陽(yang)光下的(de)每(mei)(mei)單(dan)位面積接收(shou)到的(de)能(neng)量(liang),其值(zhi)約相當(dang)于1,368W/m2(瓦(wa)每(mei)(mei)平方米)。經過大(da)(da)氣(qi)(qi)層的(de)吸收(shou)后,抵達地(di)(di)球表面的(de)陽(yang)光已經衰減——在大(da)(da)氣(qi)(qi)清(qing)澈且(qie)太陽(yang)接近(jin)天頂的(de)條(tiao)件下也只有約1,000W/m2。
有許多種天(tian)然的(de)合(he)成(cheng)過程可以利用(yong)(yong)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)-光合(he)作用(yong)(yong)是(shi)植(zhi)物(wu)以化(hua)學的(de)方式(shi)從陽(yang)(yang)(yang)光中擷取能(neng)(neng)量(氧(yang)的(de)釋(shi)出和(he)碳化(hua)合(he)物(wu)的(de)減少),直接加熱(re)或使用(yong)(yong)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)電池轉(zhuan)換成(cheng)電的(de)儀器被使用(yong)(yong)在(zai)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)發電的(de)設備上,或進行其(qi)他的(de)工作;有時也會(hui)使用(yong)(yong)集光式(shi)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)(也就是(shi)凝聚陽(yang)(yang)(yang)光)。儲(chu)存在(zai)原油和(he)其(qi)它化(hua)石燃料中的(de)能(neng)(neng)量是(shi)來自遙遠(yuan)的(de)過去經由(you)光合(he)作用(yong)(yong)轉(zhuan)換的(de)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)。
太(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)外層,從它的(de)(de)表面向下至大約(yue)200,000公里(或是(shi)70%的(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)半徑),太(tai)(tai)(tai)陽(yang)的(de)(de)等離子(zi)體已(yi)經(jing)(jing)不(bu)夠(gou)稠密或不(bu)夠(gou)熱(re)(re)不(bu)再能經(jing)(jing)由傳導作用有(you)效的(de)(de)將內部的(de)(de)熱(re)(re)向外傳送;換言之,它已(yi)經(jing)(jing)不(bu)夠(gou)透明(ming)了。結果是(shi),當(dang)熱(re)(re)柱(zhu)攜帶熱(re)(re)物質前往表面(光球)產生了熱(re)(re)對(dui)流。一旦這些物質在表面變(bian)冷,它會向下切入對(dui)流帶的(de)(de)底部,再從輻(fu)射帶的(de)(de)頂部獲得更多的(de)(de)熱(re)(re)量在可見的(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)表面,溫度已(yi)經(jing)(jing)降至5700K,而且密度也(ye)只有(you)0.2公克/立方米(大約(yue)是(shi)海平面密度的(de)(de)六(liu)千分之一)。
在對(dui)流帶(dai)的熱柱形成(cheng)在太陽(yang)(yang)表(biao)(biao)面上非(fei)常重要的,像是米粒組織和超(chao)米粒組織。在對(dui)流帶(dai)的湍(tuan)流會(hui)在太陽(yang)(yang)內部的外圍部分造成(cheng)“小尺度”的發電機,這會(hui)在太陽(yang)(yang)表(biao)(biao)面的各處產生磁南極和磁北極。太陽(yang)(yang)的熱柱是貝納得(de)穴(xue)流因此往往像六角型的棱鏡。
作為(wei)一顆恒星(xing),太(tai)(tai)陽,其總體外觀性質是(shi),光度(du)(du)為(wei)383億億億瓦,絕對星(xing)等(deng)為(wei)4.8。是(shi)一顆黃色(se)G2型矮(ai)星(xing),有效溫度(du)(du)等(deng)于開氏5800度(du)(du)。太(tai)(tai)陽與(yu)在(zai)軌道上繞它公轉的(de)地(di)球的(de)平均距離為(wei)149597870千米(499.005光秒或1天文單位)。按質量(liang)計,它的(de)物(wu)(wu)質構(gou)成是(shi)71%的(de)氫、26%的(de)氦和少(shao)量(liang)較重元素(su)。它們(men)都(dou)是(shi)通過核聚(ju)變(bian)來釋放能量(liang)的(de),根據(ju)理論太(tai)(tai)陽最(zui)后核聚(ju)變(bian)反應產生(sheng)的(de)物(wu)(wu)質是(shi)鐵和銅等(deng)金屬。
日地平均(jun)的距(ju)離(1天文單(dan)位(wei)):1.49597870×1011米(1億(yi)5千萬公里)
日地(di)最遠的(de)距離:1.5210×1011米
日(ri)地(di)最近(jin)的距離:1.4710×1011米
遠日點與近日點距離相差(cha)500萬千(qian)米
視星等(deng):-26.74等(deng)
絕對星(xing)等:4.83等
熱星等:-26.82等
絕對熱星等:4.75等
太陽
日(ri)地平(ping)均(jun)距離 149,598,000千(qian)米(mi)
半徑 696,000千(qian)米(mi)
質量 1.989×1033克(ke)
平均(jun)密(mi)度 1.409克(ke)/立方厘米
有效(xiao)溫度 5,770K
自(zi)轉(zhuan)會合周期(qi) 26.9日(ri)(ri)(赤(chi)道);31.1日(ri)(ri)(極區)
光譜型 G2V
目視星(xing)等(deng) -26.74等(deng)
目視絕對星等 4.83等
表面重(zhong)力加速度(du) 27,400厘米(mi)/平(ping)方(fang)秒
表面逃逸速度(du) 617.7千米/秒
中心溫度(du) 約15,000,000K
中心密度(du) 約160克/立方厘(li)米(mi)
年齡 50億年
表面面積 大約(yue)6.09×1012平方(fang)千米
體(ti)積 大約1.412×101?立方千米
日冕層溫度 5×200K
發光度(LS) 大(da)約(yue)3.827×102?Js?1
太陽壽命 約100億年
天文符號 ☉
太陽活動周期 11.04年
總輻射(she)功率 3.86×102?瓦特
光球成分(質量(liang))
名(ming)稱 所(suo)占百分(fen)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(tai)陽(yang)輻(fu)射(she)的(de)峰(feng)值波(bo)長(500納(na)米(mi))介于(yu)光(guang)譜中藍光(guang)和綠光(guang)的(de)過渡(du)區域。恒(heng)星的(de)溫度與其(qi)(qi)輻(fu)射(she)中占主要地位的(de)波(bo)長有(you)密切關(guan)系。就太(tai)陽(yang)來說(shuo),其(qi)(qi)表面的(de)溫度大約(yue)在(zai)5800K。然而,由于(yu)人的(de)眼睛對峰(feng)值波(bo)長周圍的(de)其(qi)(qi)它顏色更敏感,所以太(tai)陽(yang)看起來呈現(xian)出白色或是黃白色。
核(he)心是(shi)太陽(yang)內(nei)唯一能(neng)經由核(he)聚(ju)變產生大(da)量能(neng)量的區域,溫(wen)度高達1570萬K。99%的能(neng)量產生在太陽(yang)半徑的24%以內(nei),而(er)在30%半徑處,核(he)聚(ju)變反應幾乎完全停止。
光(guang)球層上最(zui)顯著的現(xian)象(xiang)就是太陽黑子,所謂太陽黑子,只指太陽光(guang)球層上的溫度(du)相對較低的區(qu)域,其(qi)溫度(du)約為(wei)4500K,而光(guang)球其(qi)余部分(fen)的溫度(du)約為(wei)5777K。
色球厚度約(yue)2000千米,太陽(yang)的溫度分布從核心向外(wai)直到(dao)光球層(ceng),都是逐漸下降的,但到(dao)了色球層(ceng),卻又反(fan)常上升,到(dao)接近頂端(duan)的溫度大約(yue)在20000K。
日冕是太陽(yang)大(da)氣(qi)的最外層,它由高(gao)溫、低密度的等(deng)離子(zi)體所組(zu)成,日冕的溫度高(gao)達百萬度。
太陽看起來很平(ping)靜,實際(ji)上(shang)(shang)無時無刻不(bu)在(zai)發(fa)生(sheng)劇烈的(de)活動(dong)。太陽由里向(xiang)外分(fen)別(bie)為(wei)太陽核(he)反應區(qu)、太陽對流層、太陽大(da)氣層。其中22億分(fen)之一的(de)能量(liang)輻射(she)到地球(qiu),成(cheng)為(wei)地球(qiu)上(shang)(shang)光和(he)熱的(de)主要來源。太陽表面和(he)大(da)氣層中的(de)活動(dong)現象(xiang),諸如太陽黑子、耀斑和(he)日(ri)冕物質噴發(fa)(日(ri)珥)等,會使太陽風大(da)大(da)增(zeng)強,造成(cheng)許多地球(qiu)物理現象(xiang)──例(li)如極光增(zeng)多、大(da)氣電離層和(he)地磁的(de)變化。
太(tai)陽(yang)活(huo)動(dong)和太(tai)陽(yang)風的增強(qiang)還會嚴重(zhong)干擾(rao)地球上(shang)無線電通訊及航天設備(bei)的正(zheng)常工作(zuo)(zuo),使衛(wei)星上(shang)的精(jing)密電子儀器遭受(shou)損害,地面通訊網(wang)絡、電力控制(zhi)網(wang)絡發生混亂,甚至可能對航天飛機和空間站(zhan)中(zhong)宇航員(yuan)的生命構(gou)成威脅。因此,監測(ce)太(tai)陽(yang)活(huo)動(dong)和太(tai)陽(yang)風的強(qiang)度,適時作(zuo)(zuo)出“空間氣象”預報,越(yue)來越(yue)顯得重(zhong)要。
4000年(nian)(nian)(nian)前古時(shi)候祖先(xian)肉眼都看(kan)到(dao)(dao)了像3條腿的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)烏鴉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)子(zi)(zi),通過一般的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)光學(xue)望遠鏡觀測(ce)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang),觀測(ce)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是光球(qiu)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活動(dong)。在光球(qiu)上(shang)常常可以(yi)看(kan)到(dao)(dao)很多黑(hei)(hei)色斑點,它們叫做“太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)”。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)在日面(mian)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小、多少、位置和形(xing)態(tai)等,每天(tian)(tian)都不同。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)是光球(qiu)層物質劇烈運動(dong)而形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)局部(bu)強磁(ci)場(chang)區域,也是光球(qiu)層活動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要標(biao)志。長期觀測(ce)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)就會發現,有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)多,有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)少,有(you)時(shi)甚至幾天(tian)(tian),幾十天(tian)(tian)日面(mian)上(shang)都沒有(you)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)。天(tian)(tian)文(wen)學(xue)家們早就注意到(dao)(dao),太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)從最(zui)多或(huo)最(zui)少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)到(dao)(dao)下一次最(zui)多或(huo)最(zui)少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen),大約相隔(ge)11年(nian)(nian)(nian)。也就是說(shuo),太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)有(you)平均11年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活動(dong)周期,這也是整個太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活動(dong)周期。天(tian)(tian)文(wen)學(xue)家把太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)最(zui)多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)稱之為“太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)活動(dong)峰(feng)年(nian)(nian)(nian)”,把太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)黑(hei)(hei)子(zi)(zi)最(zui)少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)稱之為“太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)活動(dong)谷年(nian)(nian)(nian)”。
經(jing)過數世(shi)紀的(de)(de)研(yan)究,人類對太陽黑子的(de)(de)研(yan)究已經(jing)有了一(yi)定的(de)(de)成果。
分為以下幾點:
1.太(tai)陽黑子(zi)是(shi)太(tai)陽表(biao)面溫度相對較低而顯得(de)黑的區域。
2.黑子會對地球的磁場和(he)電離(li)層產(chan)生(sheng)干擾,指(zhi)南針不能正(zheng)確指(zhi)示方向(xiang),動物迷(mi)路(lu),無線(xian)電通訊(xun)受到嚴重影響或中斷,直接危害飛機、輪(lun)船、人造衛星等(deng)通訊(xun)系統安全。
太(tai)陽黑子活動的(de)高(gao)峰(feng)期,太(tai)陽會發射(she)大(da)量的(de)高(gao)能粒子流與X射(she)線,引起地(di)球磁暴現象,導致氣候異常,地(di)球上(shang)微生物因此大(da)量繁殖,這就為流行疾(ji)病提供了溫(wen)床。
同時,太陽(yang)黑子的活(huo)動(dong),還會(hui)引(yin)(yin)起生(sheng)(sheng)物體物質出現(xian)電離現(xian)象(xiang),引(yin)(yin)起感(gan)冒病(bing)(bing)毒中遺傳因子變異,或(huo)者(zhe)發生(sheng)(sheng)突變性的遺傳,產(chan)生(sheng)(sheng)強感(gan)染(ran)力的亞型(xing)流感(gan)病(bing)(bing)毒,形成流行性感(gan)冒,或(huo)者(zhe)導致(zhi)人體的生(sheng)(sheng)理發生(sheng)(sheng)其他復雜(za)的生(sheng)(sheng)化反應(ying),影響健康。
因此(ci),太陽黑子量達(da)到高峰期時(shi),人(ren)類要及早預防流行性(xing)疾病。
有趣(qu)的(de)(de)是,一(yi)位(wei)瑞士天文學(xue)(xue)家(jia)發現(xian),太(tai)(tai)陽黑(hei)(hei)(hei)子(zi)(zi)(zi)多(duo)(duo)的(de)(de)時(shi)候,氣候干燥,農業豐收,黑(hei)(hei)(hei)子(zi)(zi)(zi)少(shao)的(de)(de)時(shi)候,暴雨成(cheng)災。地震(zhen)工作者發現(xian),太(tai)(tai)陽黑(hei)(hei)(hei)子(zi)(zi)(zi)數目增多(duo)(duo)的(de)(de)時(shi)候,地球上的(de)(de)地震(zhen)也多(duo)(duo)。植物學(xue)(xue)家(jia)發現(xian),植物的(de)(de)生(sheng)長(chang)也隨著太(tai)(tai)陽黑(hei)(hei)(hei)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)出(chu)現(xian)而(er)呈(cheng)現(xian)11年周期的(de)(de)變化,黑(hei)(hei)(hei)子(zi)(zi)(zi)多(duo)(duo)長(chang)得快,黑(hei)(hei)(hei)子(zi)(zi)(zi)少(shao)長(chang)得慢。
太陽耀(yao)(yao)斑是一(yi)種劇烈(lie)的(de)太陽活動(dong),是太陽能量(liang)高度(du)集(ji)中釋放的(de)過程(cheng)。一(yi)般認為發(fa)生在(zai)色(se)球層中,所以也叫(jiao)“色(se)球爆發(fa)”。其主要觀測特征是,日面上(shang)(常(chang)在(zai)黑子群(qun)上(shang)空)突然出(chu)(chu)現迅(xun)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)亮斑閃耀(yao)(yao),其壽(shou)命僅在(zai)幾分(fen)鐘到幾十(shi)分(fen)鐘之間,亮度(du)上(shang)升(sheng)迅(xun)速(su),下降較(jiao)慢。特別是在(zai)太陽活動(dong)峰年,耀(yao)(yao)斑出(chu)(chu)現頻繁(fan)且(qie)強度(du)變強。
別看它只是(shi)一(yi)個(ge)亮點(dian),一(yi)旦出現,簡直(zhi)是(shi)一(yi)次(ci)(ci)驚天動(dong)地的大爆(bao)發(fa)。這一(yi)增亮釋(shi)放的能(neng)量(liang)相(xiang)當(dang)于(yu)10萬至(zhi)100萬次(ci)(ci)強火山爆(bao)發(fa)的總能(neng)量(liang),或相(xiang)當(dang)于(yu)上百(bai)億(yi)枚百(bai)噸級氫(qing)彈(dan)的爆(bao)炸(zha);而(er)一(yi)次(ci)(ci)較大的耀斑爆(bao)發(fa),在一(yi)二十分鐘內(nei)可釋(shi)放10的25次(ci)(ci)冪焦耳(er)的巨大能(neng)量(liang)。
除了日面局部突然增亮(liang)的(de)現(xian)象外(wai),耀斑更主要表(biao)現(xian)在從(cong)射(she)(she)電波(bo)段直到(dao)X射(she)(she)線(xian)(xian)的(de)輻(fu)射(she)(she)通量的(de)突然增強;耀斑所發射(she)(she)的(de)輻(fu)射(she)(she)種類(lei)繁多,除可(ke)見光外(wai),有(you)紫(zi)外(wai)線(xian)(xian)、X射(she)(she)線(xian)(xian)和伽瑪射(she)(she)線(xian)(xian),有(you)紅外(wai)線(xian)(xian)和射(she)(she)電輻(fu)射(she)(she),還(huan)有(you)沖擊(ji)波(bo)和高能粒子流,甚至(zhi)有(you)能量特(te)高的(de)宇宙射(she)(she)線(xian)(xian)。
耀斑對地(di)球(qiu)空間環境造成(cheng)很大影響(xiang)。太陽色球(qiu)層(ceng)中一聲爆炸(zha),地(di)球(qiu)大氣層(ceng)即(ji)刻出(chu)現繚繞余(yu)音。耀斑爆發(fa)時,發(fa)出(chu)大量(liang)的(de)(de)高能(neng)粒(li)(li)子(zi)到(dao)(dao)達地(di)球(qiu)軌道(dao)附近時,將會嚴(yan)重危及宇(yu)(yu)宙(zhou)飛(fei)行器(qi)內的(de)(de)宇(yu)(yu)航員和儀器(qi)的(de)(de)安全。當耀斑輻射(she)來(lai)到(dao)(dao)地(di)球(qiu)附近時,與大氣分子(zi)發(fa)生劇烈碰撞,破壞(huai)電(dian)離層(ceng),使它失去反射(she)無線電(dian)電(dian)波的(de)(de)功能(neng)。無線電(dian)通信尤其是短波通信,以及電(dian)視(shi)臺、電(dian)臺廣播,會受到(dao)(dao)干擾甚至(zhi)中斷。耀斑發(fa)射(she)的(de)(de)高能(neng)帶電(dian)粒(li)(li)子(zi)流與地(di)球(qiu)高層(ceng)大氣作用,產生極(ji)光,并干擾地(di)球(qiu)磁(ci)場而引起(qi)磁(ci)暴(bao)。
此外,耀斑對(dui)氣象和(he)水文等方面也有著(zhu)不同程度(du)的(de)直(zhi)接或間(jian)接影響正因為如此,人們對(dui)耀斑爆發的(de)探測和(he)預報的(de)關切程度(du)與日俱增,正在努(nu)力揭開耀斑的(de)奧秘。
太(tai)陽(yang)光(guang)球(qiu)層(ceng)上(shang)比(bi)(bi)周圍更明亮(liang)的(de)(de)(de)(de)斑(ban)狀(zhuang)組織。用天文(wen)望遠鏡對它(ta)觀測時,常常可以發現:在光(guang)球(qiu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)有的(de)(de)(de)(de)明亮(liang)有的(de)(de)(de)(de)深暗。這(zhe)種明暗斑(ban)點(dian)是由于這(zhe)里的(de)(de)(de)(de)溫度高低(di)不(bu)同而(er)形(xing)成的(de)(de)(de)(de),比(bi)(bi)較(jiao)深暗的(de)(de)(de)(de)斑(ban)點(dian)叫做(zuo)“太(tai)陽(yang)黑子”,比(bi)(bi)較(jiao)明亮(liang)的(de)(de)(de)(de)斑(ban)點(dian)叫做(zuo)“光(guang)斑(ban)”。光(guang)斑(ban)常在太(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)邊緣(yuan)“表(biao)(biao)演(yan)”,卻很少在太(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)心(xin)區露面(mian)。因為(wei)太(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)中(zhong)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)深氣層(ceng),而(er)邊緣(yuan)的(de)(de)(de)(de)光(guang)主要來源光(guang)球(qiu)層(ceng)較(jiao)高部位,所(suo)以,光(guang)斑(ban)比(bi)(bi)太(tai)陽(yang)表(biao)(biao)面(mian)高些,可以算(suan)得上(shang)是光(guang)球(qiu)層(ceng)上(shang)的(de)(de)(de)(de)“高原”。
光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)也是(shi)(shi)太陽(yang)上(shang)一(yi)種強(qiang)烈風(feng)(feng)(feng)暴(bao),天文學家把它戲稱為(wei)“高(gao)原風(feng)(feng)(feng)暴(bao)”。不過,與(yu)(yu)(yu)烏云(yun)翻滾,大雨滂沱,狂風(feng)(feng)(feng)卷地百(bai)草折的(de)(de)地面(mian)風(feng)(feng)(feng)暴(bao)相比(bi)(bi),“高(gao)原風(feng)(feng)(feng)暴(bao)”的(de)(de)性格(ge)要溫(wen)和得多。光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)的(de)(de)亮度(du)只(zhi)比(bi)(bi)寧靜光(guang)(guang)(guang)球(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)略強(qiang)一(yi)些(xie),一(yi)般只(zhi)大10%;溫(wen)度(du)比(bi)(bi)寧靜光(guang)(guang)(guang)球(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)高(gao)300℃。許多光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)與(yu)(yu)(yu)太陽(yang)黑子(zi)還結下不解之緣(yuan),常常環繞(rao)在(zai)(zai)太陽(yang)黑子(zi)周圍“表演”。少部分光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)與(yu)(yu)(yu)太陽(yang)黑子(zi)無關,活躍在(zai)(zai)70°高(gao)緯區域(yu),面(mian)積比(bi)(bi)較小,光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)平均壽(shou)命(ming)約為(wei)15天,較大的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)壽(shou)命(ming)可(ke)達三(san)個月。光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)不僅(jin)出現在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)球(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)上(shang),色(se)球(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)也有它活動(dong)的(de)(de)場所。當它在(zai)(zai)色(se)球(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)“表演”時,活動(dong)的(de)(de)位置與(yu)(yu)(yu)在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)球(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)露面(mian)時大致吻合。不過,出現在(zai)(zai)色(se)球(qiu)層(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)的(de)(de)不叫(jiao)“光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)”,而叫(jiao)“譜斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)”。實際(ji)上(shang),光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)與(yu)(yu)(yu)譜斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)是(shi)(shi)同(tong)(tong)一(yi)個整體,只(zhi)是(shi)(shi)因為(wei)它們的(de)(de)“住所”高(gao)度(du)不同(tong)(tong)而已,這就好比(bi)(bi)是(shi)(shi)一(yi)幢樓房,光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)住在(zai)(zai)樓下,譜斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)住在(zai)(zai)樓上(shang)。
米粒(li)組織是(shi)太陽光球層上的(de)(de)一種(zhong)日(ri)面結(jie)構。呈多角形小顆粒(li)形狀,得用天(tian)文(wen)望遠鏡才(cai)能(neng)觀測到。米粒(li)組織的(de)(de)溫度(du)比米粒(li)間區(qu)域的(de)(de)溫度(du)約(yue)高(gao)300℃,因(yin)此,顯(xian)得比較明亮易見。雖說(shuo)它(ta)們是(shi)小顆粒(li),實際的(de)(de)直徑也有1000公(gong)(gong)里~2000公(gong)(gong)里。
明亮的(de)(de)(de)米粒(li)組織很(hen)可能是從(cong)對流層上升(sheng)到光球(qiu)的(de)(de)(de)熱氣(qi)團,不隨時間變化且均(jun)勻分布,且呈現(xian)激烈的(de)(de)(de)起伏運動。米粒(li)組織上升(sheng)到一定的(de)(de)(de)高度時很(hen)快(kuai)就會變冷(leng),并馬上沿著上升(sheng)熱氣(qi)流之間的(de)(de)(de)空隙處下降;壽(shou)命(ming)也非(fei)常(chang)短暫來去匆(cong)匆(cong),從(cong)產生到消(xiao)失,幾乎比地球(qiu)大氣(qi)層中的(de)(de)(de)云消(xiao)煙(yan)散還要快(kuai)平均(jun)壽(shou)命(ming)只有幾分鐘,此(ci)外,發現(xian)的(de)(de)(de)超米粒(li)組織,其尺度達3萬公里左右,壽(shou)命(ming)約(yue)為20小(xiao)時。
太(tai)陽(yang)風(feng)是(shi)一(yi)種(zhong)連續(xu)存在,來自太(tai)陽(yang)并以200-800km/s的速度(du)運(yun)動的等離(li)子(zi)(zi)體(ti)流這種(zhong)物質(zhi)雖(sui)然與地球上的空(kong)(kong)氣不(bu)同,不(bu)是(shi)由氣體(ti)的分子(zi)(zi)組(zu)成,而(er)是(shi)由更簡單的比(bi)原子(zi)(zi)還小(xiao)一(yi)個層(ceng)次的基本粒子(zi)(zi)——質(zhi)子(zi)(zi)和電(dian)子(zi)(zi)等組(zu)成,但它們(men)流動時所產生的效(xiao)應(ying)與空(kong)(kong)氣流動十分相似,所以稱它為太(tai)陽(yang)風(feng)。
當然,太陽風的(de)密度(du)與地(di)(di)球(qiu)(qiu)上(shang)(shang)的(de)風的(de)密度(du)相比,是(shi)非常(chang)非常(chang)稀薄(bo)而(er)微不足道的(de),一般情(qing)況下,在地(di)(di)球(qiu)(qiu)附近的(de)行星際空間(jian)中,每立方厘米(mi)(mi)有幾個(ge)到幾十(shi)個(ge)粒子。而(er)地(di)(di)球(qiu)(qiu)上(shang)(shang)風的(de)密度(du)則為每立方厘米(mi)(mi)有2687億億個(ge)分(fen)子。太陽風雖(sui)然十(shi)分(fen)稀薄(bo),但(dan)它(ta)刮起來的(de)猛烈(lie)勁卻遠(yuan)遠(yuan)勝過地(di)(di)球(qiu)(qiu)上(shang)(shang)的(de)風。在地(di)(di)球(qiu)(qiu)上(shang)(shang),12級(ji)臺風的(de)風速是(shi)每秒(miao)32.5米(mi)(mi)以上(shang)(shang)而(er)太陽風的(de)風速,在地(di)(di)球(qiu)(qiu)附近卻經常(chang)保持在每秒(miao)350~450千米(mi)(mi),是(shi)地(di)(di)球(qiu)(qiu)風速的(de)上(shang)(shang)萬倍(bei),最猛烈(lie)時可達(da)每秒(miao)800千米(mi)(mi)以上(shang)(shang)。
太(tai)(tai)陽(yang)(yang)風(feng)(feng)(feng)從(cong)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)大氣最外層(ceng)的(de)(de)日(ri)冕(mian),向空間(jian)持續(xu)(xu)拋(pao)射出來(lai)的(de)(de)物(wu)質粒(li)子流(liu)。這種(zhong)粒(li)子流(liu)是(shi)從(cong)冕(mian)洞中噴射出來(lai)的(de)(de),其主要(yao)成(cheng)分是(shi)氫粒(li)子和氦(hai)粒(li)子。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)風(feng)(feng)(feng)有(you)兩種(zhong):一種(zhong)持續(xu)(xu)不(bu)斷地(di)(di)輻射出來(lai),速(su)度較小(xiao),粒(li)子含(han)量(liang)也較少,被稱為(wei)“持續(xu)(xu)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)風(feng)(feng)(feng)”;另(ling)一種(zhong)是(shi)在(zai)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)活動(dong)時輻射出來(lai),速(su)度較大,粒(li)子含(han)量(liang)也較多(duo),這種(zhong)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)風(feng)(feng)(feng)被稱為(wei)“擾動(dong)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)風(feng)(feng)(feng)”。擾動(dong)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)風(feng)(feng)(feng)對地(di)(di)球的(de)(de)影響(xiang)很大,當它(ta)抵達地(di)(di)球時,往(wang)往(wang)引起(qi)很大的(de)(de)磁暴與(yu)強(qiang)烈的(de)(de)極光,同時也產生(sheng)電離層(ceng)騷擾。
冕(mian)洞(dong)的分布區(qu)域可達太(tai)陽(yang)表(biao)面多數地(di)區(qu),尤其是在太(tai)陽(yang)的兩極地(di)區(qu),科學家已經(jing)發(fa)現(xian)冕(mian)洞(dong)內(nei)部存在磁場線(xian)(xian)(xian)的閉(bi)合和開放,如果磁場線(xian)(xian)(xian)突然打開或者(zhe)閉(bi)合,那么太(tai)陽(yang)表(biao)面就(jiu)會出現(xian)較(jiao)大(da)范圍的冕(mian)洞(dong)覆蓋現(xian)象,其分布區(qu)域遠大(da)于(yu)兩極地(di)區(qu),冕(mian)洞(dong)形成時可攜帶大(da)量的炙(zhi)熱等離(li)子體,磁場線(xian)(xian)(xian)開放的區(qu)域可以看到冕(mian)洞(dong)的一些細節上變(bian)化,比如冕(mian)洞(dong)周圍出現(xian)類似浪(lang)花狀的結(jie)構等。
事(shi)實上,冕洞(dong)分布在(zai)日(ri)冕物質中密度較低的空間,而且溫(wen)度極高,可達到數百萬度。
太(tai)陽動(dong)(dong)力學天文臺目前(qian)正在(zai)監視太(tai)陽表面的(de)異常變化,太(tai)陽正處于為期(qi)(qi)11年的(de)活動(dong)(dong)周期(qi)(qi)高(gao)峰(feng)時(shi)段,未來我們還將看到強烈的(de)太(tai)陽耀斑以及日冕(mian)物(wu)質拋(pao)射(she)等現象。
這些太陽(yang)(yang)活動的背后都有(you)磁場(chang)因(yin)素的介入,對(dui)太陽(yang)(yang)活動的判斷似(si)乎(hu)較為困難(nan)。科學家還(huan)發(fa)現如(ru)果冕(mian)洞發(fa)生的區域(yu)分(fen)布在太陽(yang)(yang)表面的高緯度(du)地區,那么可形成速(su)度(du)較快(kuai)的太陽(yang)(yang)風。
太(tai)陽(yang)上絕大多數的(de)氫正逐漸燃燒(shao)轉變為(wei)氦,可以說太(tai)陽(yang)正處(chu)于最穩定的(de)主序(xu)星(xing)階段。對(dui)太(tai)陽(yang)這樣質量(liang)的(de)恒星(xing)而言(yan),主序(xu)星(xing)階段約(yue)可持續(xu)110億年(nian)。恒星(xing)由于放出光(guang)而慢(man)慢(man)地在收(shou)縮(suo)(suo),而在收(shou)縮(suo)(suo)過程中(zhong),中(zhong)心部分(fen)的(de)密(mi)度就會增(zeng)加,壓力也(ye)會升(sheng)(sheng)高,使(shi)得氫會燃燒(shao)得更厲(li)害,這樣一來溫度就會升(sheng)(sheng)高,太(tai)陽(yang)的(de)亮度也(ye)會逐漸增(zeng)強。太(tai)陽(yang)自從45億年(nian)前進入主序(xu)星(xing)階段到如今,太(tai)陽(yang)光(guang)的(de)亮度增(zeng)強了30%,預計今后還會繼續(xu)增(zeng)強,使(shi)地球溫度不斷(duan)升(sheng)(sheng)高。
65億(yi)年后,當太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主序星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)階(jie)段(duan)結束時(shi),預計太(tai)陽(yang)光的(de)(de)(de)(de)(de)(de)亮(liang)度將是如(ru)今的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2.2倍,而(er)(er)(er)地球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)均溫度要比如(ru)今高(gao)60℃左右。屆時(shi)就算(suan)地球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)上仍有海水,恐怕(pa)也快被蒸發光了。若僅從(cong)平(ping)均溫度來看(kan),火(huo)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)反而(er)(er)(er)會(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)是最(zui)適宜人類居住的(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)。在主序星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)階(jie)段(duan),因恒星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)自身(shen)引(yin)(yin)力而(er)(er)(er)造成收縮(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這股向內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力和(he)因燃燒(shao)而(er)(er)(er)引(yin)(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)向外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力會(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)互相牽制而(er)(er)(er)達(da)到平(ping)衡。但在65億(yi)年后,太(tai)陽(yang)中心部(bu)(bu)分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)會(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)燃盡,最(zui)后只(zhi)剩下其周圍(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)殼狀部(bu)(bu)分(fen)有氫(qing)燃燒(shao)。在球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)殼內(nei)不(bu)再燃燒(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域(yu),由(you)于抵消引(yin)(yin)力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)向外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力減弱而(er)(er)(er)開始(shi)急速收縮(suo),此時(shi)太(tai)陽(yang)會(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)越來越亮(liang),球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)殼外側部(bu)(bu)分(fen)因受到影響而(er)(er)(er)導致溫度升高(gao)并開始(shi)膨(peng)脹,這便是另一個階(jie)段(duan)--紅(hong)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)階(jie)段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開始(shi)。紅(hong)巨(ju)星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)階(jie)段(duan)會(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)持(chi)續數億(yi)年,其間太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)亮(liang)度會(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)達(da)到如(ru)今的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2000倍,木星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)土星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)周圍(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度也會(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)升高(gao),木星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰衛星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)以及作(zuo)為土星(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環都會(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)被蒸發得無影無蹤,最(zui)后,太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外層部(bu)(bu)分(fen)甚至會(hui)(hui)(hui)(hui)(hui)膨(peng)脹到如(ru)今的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地球(qiu)(qiu)(qiu)(qiu)軌(gui)道附近。
另一(yi)方面,從(cong)外(wai)層部(bu)分(fen)會(hui)不斷放出氣體,最終太(tai)(tai)陽的(de)(de)質(zhi)(zhi)量會(hui)減至主序星(xing)階段的(de)(de)60%。因太(tai)(tai)陽引力減弱(ruo)之故,行星(xing)開始遠(yuan)離(li)太(tai)(tai)陽。當(dang)太(tai)(tai)陽質(zhi)(zhi)量減至原來(lai)(lai)的(de)(de)60%時,行星(xing)和太(tai)(tai)陽的(de)(de)距離(li)要(yao)比現在(zai)(zai)擴大70%。這樣一(yi)來(lai)(lai),雖然水(shui)星(xing)和金星(xing)被吞沒的(de)(de)可能性極大,但地(di)球在(zai)(zai)太(tai)(tai)陽外(wai)層部(bu)分(fen)到達之前應該會(hui)拉大距離(li)而存(cun)活(huo)(huo)下來(lai)(lai),火星(xing)和木星(xing)型行星(xing)(木星(xing),土星(xing),天王星(xing),海王星(xing))也會(hui)存(cun)活(huo)(huo)下來(lai)(lai)。
像太陽(yang)(yang)這(zhe)般質量(liang)的星球(qiu),在其密度已變得(de)非常高(gao)的中心部分只(zhi)會(hui)收(shou)縮到一(yi)定程(cheng)度,也(ye)就是溫度只(zhi)會(hui)升(sheng)高(gao)到某(mou)種(zhong)程(cheng)度,中心部分的火會(hui)漸漸消失。太陽(yang)(yang)逐漸失去(qu)光芒,膨脹的外層部分將(jiang)收(shou)縮,冷卻成致密的白矮星。通(tong)過紅巨星時(shi)代(dai)考驗而存(cun)留下來的行星將(jiang)會(hui)繼續圍(wei)繞(rao)太陽(yang)(yang)運行,所有一(yi)切都將(jiang)被凍(dong)結(jie),最后太陽(yang)(yang)系迎接的將(jiang)會(hui)是寂靜狀態的結(jie)束。
若太陽這種(zhong)恒星變(bian)為白矮星,每秒自轉一周。密度(du)至少為1.41×1011kg/m3。
太陽受探測歷史
時間(年) 探測器名稱 國家 成就
1960-1968 先(xian)驅者5-9號(hao) 美國 繞太陽運行,研(yan)究(jiu)太陽風(feng)、耀斑
1974-1976 太(tai)(tai)陽神1-2號 美(mei)德(de)合作 近距離高(gao)速(su)掠過太(tai)(tai)陽表面,測量太(tai)(tai)陽風與(yu)磁場
1980 太(tai)陽極大使者 美國(guo) 收集了耀(yao)斑、太(tai)陽黑子(zi)和日(ri)珥發出(chu)的(de)X射線。伽馬射線、紫外輻射的(de)資料。
1990 尤利西(xi)斯 美歐合作(zuo) 在(zai)太(tai)陽(yang)極區上方的(de)太(tai)陽(yang)風(feng)以及(ji)太(tai)陽(yang)磁(ci)場
1991 陽光 日英美(mei)合作 測量(liang)了太陽耀斑(ban)發出的X射(she)線和伽馬射(she)線以及耀斑(ban)爆發前(qian)的狀況
1995 SOHO 美(mei)歐(ou)合作 研究太陽內部(bu)結(jie)構和表面發生的(de)事件
1998 TRACE 美國 了(le)解太(tai)陽磁場(chang)與日冕加熱之間的聯系(xi)
2006 STEREO 美國(guo) 全方(fang)位提(ti)供(gong)太陽(yang)爆發和太陽(yang)風的星系(xi)
2010 SDO 美(mei)國 預測太陽活(huo)動對地球的(de)影響
2018 Parker Solar Probe 美國 探索(suo)太陽(yang)運(yun)行機(ji)制
2021 羲(xi)和號(hao) 中(zhong)國 2021年10月14日18時51分,中(zhong)國在太(tai)原衛(wei)星(xing)發射中(zhong)心采用長(chang)征(zheng)二(er)號(hao)丁運載火(huo)箭(jian),成功發射首(shou)顆太(tai)陽探(tan)測科學技術試驗衛(wei)星(xing)“羲(xi)和號(hao)”,實現中(zhong)國太(tai)陽探(tan)測零(ling)的突破。
2021 風(feng)云三號E星 中(zhong)國 空間日冕探(tan)測
2022 空間(jian)新(xin)技術試驗衛星 中國 太陽過渡(du)區的探(tan)測
2021年(nian)9月2日(ri),中國“黎(li)明(ming)星(xing)(xing)”風云三號E星(xing)(xing)(以下簡稱“E星(xing)(xing)”)發布首(shou)批高精度(du)、多(duo)波段(duan)太(tai)陽圖(tu)像。在太(tai)陽極紫外動畫圖(tu)像上(shang),太(tai)陽最外層大氣——日(ri)冕數天內的變(bian)化被精準捕捉,太(tai)陽活動區、冕洞等(deng)也清晰可見(jian)。
這段風云三(san)號(hao)E星太(tai)陽極紫外圖(tu)像做(zuo)成的(de)動(dong)畫展示了(le)日(ri)冕2021年8月24日(ri)至31日(ri)的(de)變化,隨著太(tai)陽緩(huan)緩(huan)地自轉(zhuan),太(tai)陽上的(de)活動(dong)區(qu)、冕洞等特征也一一呈現(xian)在我們面(mian)前,宛若一幅壯美(mei)的(de)畫卷。耀斑類似于地球上的(de)閃電。
2022年3月,歐(ou)洲航天局發布(bu)了一(yi)張太陽(yang)的(de)(de)高分(fen)辨率圖(tu)像(xiang),號稱有史以來最高分(fen)辨率的(de)(de)太陽(yang)圖(tu)像(xiang),大小為56.26MB。這是(shi)太陽(yang)軌道飛行器(qi)在大約7500萬(wan)公里的(de)(de)距離在極(ji)紫(zi)外光(guang)下看到(dao)的(de)(de)太陽(yang)。該圖(tu)像(xiang)是(shi)3月7日由極(ji)紫(zi)外成像(xiang)儀(EUI)儀器(qi)的(de)(de)高分(fen)辨率望遠鏡拍攝,將25張單(dan)幅(fu)圖(tu)像(xiang)進行了拼(pin)接(jie),每(mei)張圖(tu)像(xiang)拍攝耗(hao)時10分(fen)鐘,總(zong)共花了4個多小時。
2022年8月30日(ri),中國首(shou)顆(ke)太(tai)陽(yang)(yang)探測科學技術(shu)試(shi)驗衛(wei)星“羲和(he)號”在(zai)國際上(shang)首(shou)次(ci)(ci)實(shi)現(xian)了對太(tai)陽(yang)(yang)Hα(氫阿爾法)波(bo)(bo)段的(de)光譜掃描(miao)成像(xiang),記錄(lu)了太(tai)陽(yang)(yang)活(huo)動(dong)在(zai)光球(qiu)層和(he)色球(qiu)層的(de)響應(ying)過(guo)(guo)程,通過(guo)(guo)一次(ci)(ci)掃描(miao),可(ke)獲(huo)取(qu)376個波(bo)(bo)長(chang)位置的(de)太(tai)陽(yang)(yang)圖像(xiang),不(bu)同(tong)波(bo)(bo)長(chang)對應(ying)了光球(qiu)和(he)色球(qiu)不(bu)同(tong)層次(ci)(ci)的(de)太(tai)陽(yang)(yang)大氣。根據這些譜線(xian)的(de)精(jing)細(xi)結(jie)構,可(ke)反演出(chu)高精(jing)度的(de)全日(ri)面色球(qiu)和(he)光球(qiu)多普勒速度場,發生在(zai)太(tai)陽(yang)(yang)大氣中的(de)活(huo)動(dong)可(ke)被詳(xiang)細(xi)記錄(lu)到,進(jin)而研(yan)究太(tai)陽(yang)(yang)活(huo)動(dong)的(de)物理過(guo)(guo)程。