一﹑太陽的定義
太陽是距離地球最近的恒星,是太陽系的中心天體。太陽系質量的99.87%都集中在太陽。太陽系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天體以及星際塵埃等,都圍繞著太陽運行(公轉)。
二﹑太陽的概念
在茫茫宇宙中,太陽只是一顆非常普通的恒星,在廣袤浩瀚的繁星世界里,太陽的亮度、大小和物質密度都處于中等水平。只是因為它離地球較近,所以看上去是天空中最大最亮的天體。其它太陽系外恒星離我們都非常遙遠,即使是最近的恒星,也比太陽遠27萬倍,看上去只是一個閃爍的光點。太陽是位于太陽系中心的恒星,太陽質量的大約四分之三是氫,剩下的幾乎都是氦,包括氧、碳、氖、鐵和其他的重元素質量少于2%.地球圍繞太陽公轉的軌道是橢圓形的,每年7月離太陽最遠(稱為遠日點),1月最近(稱為近日點),平均距離是1億4960萬公里(天文學上稱這個距離為1天文單位)。
以平均距離算,光從太陽到地球大約需要經過8分19秒。太陽光中的能量通過光合作用等方式支持著地球上所有生物的生長,也支配了地球的氣候和天氣。太陽圓面在天空的角直徑為32角分,與從地球所見的月球的角直徑很接近,是一個奇妙的巧合(太陽直徑約為月球的400倍而離我們的距離恰是地月距離的400倍),使日食看起來特別壯觀。由于太陽比其他恒星離我們近得多,其視星等達到-26.8,成為地球上看到最明亮的天體。太陽每25.4天自轉一周,每2億年繞銀河系中心公轉一周。太陽因自轉而呈輕微扁平狀,與完美球形相差0.001%,相當于赤道半徑與極半徑相差6km.
三﹑基本參數
日地平均距離(1天文單位):1.49597870×10^11米(1億5千萬公里)日地最遠距離:1.5210×10^11米日地最近距離:1.4710×10^11米遠日點與近日點距離相差500萬千米
直徑:大約1392020公里(地球直徑的109倍)表面面積:大約6.09×10^12平方千米
體積:大約1.412×10^18立方千米(地球的1300000倍)質量:大約1.989×10^30千克(地球的333400倍)密度:大約1411千克/立方米大約相對于地球密度:0.26
大約相對于水的密度:1.409大約表面重力加速度:2.74×10^2米/秒^2(為地球表面重力加速度的27.9倍)
大約表面溫度:5770開中心溫度:大約1500萬開
日冕層溫度:5×200開太陽壽命:約100億年(現在大約46億年)
太陽年齡:約46億年天文符號:☉
四﹑太陽構造
組成太陽的物質大多是些普通的氣體,其中氫約占71.3%、氦約占27%,其它元素占2%.太陽從中心向外可分為核反應區、輻射區和對流區、太陽大氣。太陽的大氣層,像地球的大氣層一樣,可按不同的高度和不同的性質分成各個圈層,即從內向外分為光球、色球和日冕三層。我們平??吹降奶柋砻?,是太陽大氣的最底層,溫度約是6000開。它是不透明的,因此我們不能直接看見太陽內部的結構。
太陽的內部主要可以分為三層:核心區、輻射層和對流層。
太陽的核心區域半徑是太陽半徑的1/4,約為整個太陽質量的一半以上。太陽核心的溫度極高,達到1500萬℃,壓力也極大,使得由氫聚變為氦的熱核反應得以發生,從而釋放出極大的能量。太陽中心區的物質密度非常高。每立方厘米可達160克。太陽在自身強大重力吸引下,太陽中心區處于高密度、高溫和高壓狀態。是太陽巨大能量的發源地。太陽中心區產生的能量的傳遞主要靠輻射形式。
太陽中心區之外就是輻射層,輻射層的范圍是從熱核中心區頂部的0.25個太陽半徑向外到0.71個太陽半徑,這里的溫度、密度和壓力都是從內向外遞減。從體積來說,輻射層占整個太陽體積的絕大部分。太陽內部能量向外傳播除輻射,還有對流過程。即從太陽0.71個太陽半徑向外到達太陽大氣層的底部,這一區間叫對流層。這一層氣體性質變化很大,很不穩定,形成明顯的上下對流運動。這是太陽內部結構的最外層。
五、太陽活動
光球表面著名的活動現象便是太陽黑子。黑子是光球層上的巨大氣流旋渦,大多呈現近橢圓形,在明亮的光球背景反襯下顯得比較暗黑,但實際上它們的溫度高達4000℃左右,一個大黑子便可以發出相當于滿月的光芒。日面上黑子出現的情況不斷變化,這種變化反映了太陽輻射能量的變化。太陽黑子的變化存在復雜的周期現象,平均活動周期為11.2年。天文學家把太陽黑子最多和最少的年份稱之為“太陽活動峰年”和“太陽活動谷年”.太陽黑子是太陽表面溫度相對較低而顯得黑的區域,黑子會對地球的磁場和電離層產生干擾,指南針不能正確指示方向,動物迷路,無線電通訊受到嚴重影響或中斷,直接危害通訊系統安全。對人體健康有一定危害。
在1173~1976年間,發生了56次流行性大感冒,都出現在太陽黑子活躍的年份,死于心肌梗塞的病人數量也急劇增加。因此,太陽黑子量達到高峰期時,人類要及早預防流行性疾病有趣的是,太陽黑子多的時候,氣候干燥,農業豐收,黑子少的時候,暴雨成災。太陽黑子數目增多的時候,地球上的地震也多。植物的生長也隨著太陽黑子的出現而呈現11年周期的變化,黑子多長得快,黑子少長得慢。
太陽耀斑是一種劇烈的太陽活動。一般認為發生在色球層中,所以也叫“色球爆發”.其主要觀測特征是,日面上(常在黑子群上空)突然出現迅速發展的亮斑閃耀,其壽命僅在幾分鐘到幾十分鐘之間,亮度上升迅速,下降較慢。特別是在太陽活動峰年,耀斑出現頻繁且強度變強。這一增亮釋放的能量相當于10萬至100萬次強火山爆發的總能量,或相當于上百億枚百噸級氫彈的爆炸。耀斑更主要表現在從射電波段直到X射線的輻射通量的突然增強,將會嚴重危及宇宙飛行器內的宇航員和儀器的安全。當耀斑輻射來到地球附近時,與大氣分子發生劇烈碰撞,破壞電離層,使它失去反射無線電電波的功能。無線電通信尤其是短波通信,以及電視臺、電臺廣播,會受到干擾甚至中斷。耀斑發射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用,產生極光,并干擾地球磁場而引起磁暴。耀斑對氣象和水文等方面也有著不同程度的直接或間接影響。
太陽光球層上比周圍更明亮的斑狀組織。用天文望遠鏡對它觀測時,常??梢园l現:在光球層的表面有的明亮有的深暗。比較明亮的斑點叫做“光斑”.光斑比太陽表面高些,可以算得上是光球層上的“高原”.光斑也是太陽上一種強烈風暴,天文學家把它戲稱為“高原風暴”.光斑的亮度只比寧靜光球層略強一些,一般只大10%;溫度比寧靜光球層高300℃。光斑不僅出現在光球層上,也出現在色球層上。不過,出現在色球層上的不叫“光斑”,而叫“譜斑”.
日冕會有向外膨脹運動,并使得冷電離氣體粒子連續地從太陽向外流出而形成太陽風。由更簡單的比原子還小一個層次的基本粒子--質子和電子等組成,但它們流動時所產生的效應與空氣流動十分相似,所以稱它為太陽風。太陽風是一種連續存在,來自太陽并以200-800km/s的速度運動的等離子體流。太陽風有兩種:一種持續不斷地輻射出來,速度較小,粒子含量也較少,被稱為“持續太陽風”;另一種是在太陽活動時輻射出來,速度較大,粒子含量也較多,這種太陽風被稱為“擾動太陽風”.
米粒組織是太陽光球層上的一種日面結構。呈多角形小顆粒形狀,得用天文望遠鏡才能觀測到。米粒組織的溫度比米粒間區域的溫度約高300℃,因此,顯得比較明亮易見。雖說它們是小顆粒,實際的直徑也有1000公里-2000公里。明亮的米粒組織很可能是從對流層上升到光球的熱氣團,不隨時間變化且均勻分布,且呈現激烈的起伏運動。米粒組織上升到一定的高度時,很快就會變冷,并馬上沿著上升熱氣流之間的空隙處下降;壽命也非常短暫,來去匆匆,從產生到消失,幾乎比地球大氣層中的云消煙散還要快,平均壽命只有幾分鐘。
天文學對于人類的意義絕非一個“不簡單”可以形容的。他的所講述的也決不僅僅體現于我上面所說的這個方面。天文學這一學科就像天空一樣廣袤無邊,人類要走的路還很長,要探索的旅程還很遠。而人是一切發現的原動力,所以對于天文學愛好者及專門從事天文學的職業工作者來說,任重而道遠!