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太陽概況

更新時間:2016/8/24 12:12:00  手機版

  太陽概況:

  (1)太陽是太陽系的中心天體,它的質量占了太陽系總質量的99.865%,它的強大引力是控制著太陽系天體的運動,它的輻射是太陽系內(nèi)天體的主要能源,是地球上光和熱的主要來源。

 �。�2)地球沿橢圓軌道圍繞太陽運行,日地距離最大為1.52億千米,最小為1.47億千米,平均為1.4960億千米,在天文學上將它作為1天文單位。太陽的平均半徑為69.599萬千米,是地球半徑的109倍;表面積是地球表面積的12000倍,體積是地球體積的130萬倍。

 �。�3)太陽的質量為1.989×1030千克,是地球質量的33萬倍。它的密度并不均勻,越靠近中心,密度越大,中心密度為1.60克×105千克/米3,平均密度為1.409×103千克/米3,約為地球平均密度的0.26倍。

 �。�4)太陽距銀河系中心大約3萬光年,繞銀核的旋轉速度約為220千米/秒,2億多年(也稱為銀河年)轉一圈。

 �。�5)太陽本身也在不停地自轉,從對太陽黑子的觀測及光譜研究都可以計算出太陽自轉的速度。

 �。�6)通過太陽光譜分析,可知它的化學成分,其中,氫和氦分別占71%和27%,其他是一些較重的元素,主要為碳、氮、氧和各種金屬。

  (7)太陽表面源源不斷地以電磁波的形式向外輻射能量,稱為太陽輻射。太陽輻射能量主要集中在可見光波段,太陽總輻射能功率為3.86×1026焦耳/秒。根據(jù)太陽表層光面的顏色推知太陽表面溫度為5770K。

  太陽結構:

  太陽是一個熾熱的氣體球,從太陽中心到邊緣可分為核反應區(qū)、輻射區(qū)、對流區(qū)和太陽大氣四層。

 �。�1)核反應區(qū)

  從太陽中心至大約0.25太陽半徑的區(qū)域。體積大約只占總體積的1/64,但集中了太陽質量的一半,太陽能量的99﹪是在這里產(chǎn)生的。核反應區(qū)的溫度高達1.5×107K,壓強高達2.5×1011個大氣壓。在這里高溫、高壓的環(huán)境下,4個氫原子核經(jīng)過一連串的核反應,變成1個氦原子核。在核聚變反應過程中,釋放出大量的能量。太陽每秒鐘由于核聚變而損耗的質量大約為400萬噸。按照這種消耗速度,太陽在50億年的漫長時間中,只消耗了0.03%的質量。

  (2)輻射區(qū)

  在核反應區(qū)的外面大約0.25~0.86太陽半徑的區(qū)域。其密度和溫度都很快向外減少,核反應區(qū)產(chǎn)生的能量經(jīng)此區(qū)以輻射轉移的方式向外傳播。

  (3)對流區(qū)

  在輻射區(qū)的上面至太陽表面附近的區(qū)域(也叫對流層)。在這里,密度和溫度進一步向外減少,主要以對流方式向外傳播能量。由于外層氫的電離造成此層內(nèi)氣體比熱增加,破壞了輻射平衡要求的溫度梯度,從而使物質難以平衡,產(chǎn)生流動,進而發(fā)展為湍流。

 �。�4)太陽大氣

  對流區(qū)及其下面部分是看不見的,合稱為太陽內(nèi)部或太陽本體,其性質靠理論計算來確定。而對流區(qū)上面的太陽大氣,其性質可以由觀測來確定。太陽大氣大致可以分為光球、色球、日冕三個層次,各層的物理性質具有顯著差別。

 �。�5)光球層

  在太陽大氣的最下層。厚度約500千米,相對于太陽半徑,光球層很薄,有時就被稱為太陽的表面。光球層的底層溫度較高,約為5800K,上層的溫度較低,約為4400K,所有的太陽輻射都是從這一層產(chǎn)生的。光球中布滿米粒組織,它們實際上是對流層里上升的熱氣團沖擊太陽表面形成的。在光球的活動區(qū),有太陽黑子、光斑等。

 �。�6)色球層

  光球層外面是色球層,平均厚度約為2500千米。由于光球層太亮了,只有在日全食時,觀測者才能用肉眼看到太陽視圓面周圍的這一層玫瑰色的光輝,平時只能用專門儀器(色球望遠鏡)才能看到。色球層的物質很稀薄,大約只有109千克/米3,并且隨高度增加,密度急劇下降。在色球層內(nèi),溫度從光球頂部的4600K增加到色球頂部的幾萬度。由于磁場的不穩(wěn)定性,色球層經(jīng)常產(chǎn)生激烈的耀斑爆發(fā)以及與耀斑共生的日珥等。

 �。�7)日冕

  日冕是太陽大氣的最外層,也是最厚的一層。在日全食時,在色球層之外可以看到廣延的白色微弱光輝,這就是“日冕”,日冕主要由高度電離的離子和高速的自由電子組成。日冕物質以很高的速度向外膨脹,形成所謂的“太陽風”。在地球附近,太陽風的速度約為450千米/秒。日冕的溫度最高可達200萬K,其中氣體的平均密度為每立方米1011個氣體原子,接近真空。日冕的形狀非常不規(guī)則,隨太陽活動的強弱而變,當太陽活動劇烈時,日冕接近于圓形,當太陽活動較弱時,形狀較扁。

  太陽活動:

  太陽活動是指太陽局部的激烈運動,最明顯的標志是太陽黑子、耀斑以及日冕物質的拋射等,這些現(xiàn)象密切相關,并集中在一定區(qū)域里,常稱這一區(qū)域為太陽活動區(qū)。

 �。�1)太陽黑子在太陽光球層上,經(jīng)常有一些小黑點,這就是太陽黑子。一般由較暗的核(本影)和圍繞它的較亮部分(半影)組成,這里是光球層較暗、溫度較低(4000—5000K)的強磁場區(qū)域。太陽黑子的大小由1000千米到20萬千米不等,壽命也從幾小時到幾個月,有的長達一年以上。太陽活動的程度,通常用太陽黑子的多少和大小來表示。黑子數(shù)目多時表示太陽活動較強,黑子數(shù)目少時表示太陽活動較弱。日面上黑子數(shù)的年平均值大致作周期性變化,但變化周期不固定,最長的達17年,短的只有7.3年,平均約為11年。

 �。�2)光斑

  光斑是與黑子相反的一種光球現(xiàn)象。當用白光觀測日面時,在日面邊緣部分,可以見到大塊微弱的明亮區(qū)域,這就是光斑。光斑是光球上層的活動現(xiàn)象,比光球的溫度高100K,亮度比光球背景亮11%左右。光斑具有各種不同形式的纖維結構。有些光斑和黑子聯(lián)系密切,常常相互伴隨。它比黑子先出現(xiàn),壽命比黑子一般多幾十分鐘到幾小時。

 �。�3)耀斑

  耀斑是太陽活動區(qū)中最劇烈的活動現(xiàn)象。當用太陽單色光儀觀測太陽的色球時,有時會看到一個亮斑點突然出現(xiàn),幾分鐘或幾秒鐘內(nèi)面積和亮度增加到極至,然后比較緩慢地減弱,最后消失,這種亮斑點叫做“耀斑”,這種現(xiàn)象常叫“色球爆發(fā)”。

  耀斑出現(xiàn)的概率與黑子也有很大關系。在黑子數(shù)目最多的地方和時期,也是耀斑活動最為強烈的地方和時期。耀斑的壽命很短,平均約4—10分鐘。然而就在這短促的時間內(nèi),耀斑爆發(fā)突然釋放的能量可達1025焦耳的量級,相當于100億顆百萬噸級氫彈的威力,它拋射出的粒子流速度可達1000千米/秒,到達地面時,常引起磁暴和極光。耀斑發(fā)出的強紫外輻射和X射線,對地球影響很大。

  (4)日珥

  用色球望遠鏡單色光觀測日面時,常常在其邊緣看到明亮的突出物。它們具有不同的形狀,統(tǒng)稱為日珥。日珥的大小不等,最高可達幾十萬千米,其壽命通常維持幾十天到幾個月,溫度為5000—8000K。日珥主要存在于日冕中,下部常與色球相連。日珥的密度比日冕大100倍,溫度還不到日冕溫度的1/100,所以,通常認為日珥是由色球噴發(fā)出來的物質組成的。太陽黑子帶內(nèi)的日珥也具有11年的周期變化,但在兩極地區(qū)日珥的周期變化不明顯。

  太陽表層的這些形形色色的變化,大體上都與太陽黑子的變化密切相關。這表明太陽活動實際上是一個整體。

  太陽活動同地球上的一些現(xiàn)象存在密切關系。現(xiàn)在,人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)太陽活動在以下幾方面對地球有顯著的影響:

  1)電離層突然騷擾太陽活動中的耀斑和黑子對地球的電離層、磁場和極區(qū)有顯著的地球物理效應。使地面的無線電短波通訊受到影響,甚至出現(xiàn)短暫的中斷,這被稱為“電離層突然騷擾”。這些反映幾乎與大耀斑的爆發(fā)同時出現(xiàn)。

  2)“磁暴”現(xiàn)象整個地球是一個大磁場,地球的周圍充滿了磁力線。當耀斑出現(xiàn)時,其附近向外發(fā)射高能粒子,帶電的粒子運動時產(chǎn)生磁場,當它到達地球時,便擾亂原來的磁場,引起地磁的變動,一般產(chǎn)生在耀斑爆發(fā)后20—40小時。發(fā)生磁暴時,磁場強度變化很大,對人類活動特別是與地磁有關的工作會有很大影響。

  3)極光現(xiàn)象地球的極區(qū),在晚上甚至在白天,常常可以看見天空中閃耀著淡綠色或紅色、粉紅色的光帶或光弧,叫做極光。這是因為來自太陽活動的帶電高能粒子流到達地球時,在磁場的作用下奔向極區(qū),使極區(qū)高層大氣分子或原子激發(fā)或電離而產(chǎn)生光。極光通常產(chǎn)生在南北緯60—90度的兩極地區(qū)。

  4)影響地球大氣太陽的遠紫外線和太陽風會影響大氣的密度,大氣密度的變化周期為11年,顯然與太陽活動有關。太陽活動還可能影響到大氣溫度和臭氧層,進而影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量和自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡。由于太陽活動對人類有影響,特別是對航天、無線電通訊、氣象等方面影響顯著,因此,研究太陽活動,特別是太陽耀斑發(fā)生的規(guī)律,并設法進行預報,具有重要的應用價值。

  太陽結構圖:

  太陽的分層結構:

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