太陽是太陽系的中心天體,是太陽系大家族的家長。太陽是地球上一切生命所需要的光和熱的源泉。我們常說,“萬物生長靠太陽”,沒有太陽就沒有地球,沒有地球上的一切。
太陽是由71%的氫、26.5%的氦,和氧、氮、碳以及其他元素構(gòu)成的熾熱氣體球,表面溫度5800K, 中心溫度1500萬K。其半徑69.6萬千米,是地球的109倍,龐大的身軀可以容納下130萬個地球。質(zhì)量1.989×10(30次方)千克,是地球質(zhì)量的33.3萬倍,也是太陽系所有行星及其他所有天體質(zhì)量總和的745倍。平均密度1.41克/立方厘米,是地球的1/4強(qiáng)。日地平均距離1.496億千米,從太陽發(fā)出的光,約8分19秒到達(dá)地球。
太陽從內(nèi)到外大致分為核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)、對流層和大氣層四部分。
核反應(yīng)區(qū)即日核,半徑6.7萬千米,約占1/10,質(zhì)量卻擁有太陽總質(zhì)量一半左右。密度是固體鉛的12倍,中心壓力3300億個大氣壓。由氫原子核聚變?yōu)楹?,并產(chǎn)生巨大能量,以高能光子進(jìn)入輻射區(qū)。
日核上面的輻射區(qū)厚約60萬千米,對流層厚約2.8萬千米。經(jīng)過輻射區(qū)和對流層吸收、再發(fā)射,在漫長時間里高能光子頻率較低,轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽猓?jīng)多次反復(fù)到達(dá)表面。
對流層及其下面部分,我們無法看到,稱為太陽內(nèi)部。只能通過理論推算來研究其性質(zhì)。
我們平時看到的太陽,是它大氣層的光球。光球在對流層頂部,厚約500千米。光球上布滿了由氣體對流形成的不穩(wěn)定氣泡,叫米粒組織,約有400萬個。米粒直徑700~1400千米,平均“壽命”10分鐘,最長可達(dá)20個小時。表面的活動現(xiàn)象還有黑子、光斑、白光耀斑、日震等。
光球上面是色球,厚約2000~2500千米,所發(fā)出的可見光很弱,完全被光球?qū)影l(fā)出的光芒淹沒。只有在日全食或通過色球望遠(yuǎn)鏡,才能看到美麗的玫瑰紅色。溫度從光球?qū)禹數(shù)?500K,到色球?qū)禹數(shù)膸兹fK。物質(zhì)極其稀薄,呈等離子態(tài)。由于磁場的不穩(wěn)定性,常出現(xiàn)色球爆發(fā),又稱耀斑,是局部區(qū)域釋放能量急劇增加的現(xiàn)象。耀斑可使衛(wèi)星通信中斷,危及宇航員生命安全,在地球上引發(fā)磁暴、極光等現(xiàn)象。
大氣最外層是日冕,厚達(dá)幾個太陽半徑,活動上限可以達(dá)到20個太陽半徑。日冕平時看不到,日全食時方可見,蔚為壯觀。日冕中物質(zhì)密度極小,主要是等離子體和高速自由電子,溫度高達(dá)幾百萬K。日冕中有比周圍暗得多的弱輻射區(qū)域叫冕洞。從冕洞向行星際空間拋出高溫、高速的穩(wěn)定粒子流,叫太陽風(fēng),影響著整個太陽系的天體環(huán)境。
鏈接:太陽探測歷史
時間(年)
探測器名稱
國家
成就
1960-1968
先驅(qū)者5-9號
美國
繞太陽運(yùn)行,研究太陽風(fēng)、耀斑
1974-1976
太陽神1-2號
美德合作
近距離高速掠過太陽表面,測量太陽風(fēng)與磁場
1980
太陽極大使者
美國
收集了耀斑、太陽黑子和日珥發(fā)出的X射線。伽馬射線、紫外輻射的資料。
1990
尤利西斯
美歐合作
在太陽極區(qū)上方的太陽風(fēng)以及太陽磁場
1991
陽光
日英美合作
測量了太陽耀斑發(fā)出的X射線和伽馬射線以及耀斑爆發(fā)前的狀況
1995
SOHO
美歐合作
研究太陽內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面發(fā)生的事件
1998
TRACE
美國
了解太陽磁場與日冕加熱之間的聯(lián)系
2006
STEREO
美國
全方位提供太陽爆發(fā)和太陽風(fēng)的星系
2010
SDO
美國
預(yù)測太陽活動對地球的影響
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