太阳的结构
太阳的结构
太阳是我们最熟悉的天体,它给我们地球带来的光明和温暖,是我们每个人都有切身体会的。自古以来人们就对太阳充满了感情,许多国家都有关于太阳神的故事。我国古代传说中的太阳神是我们中华民族的祖先炎黄二帝中的炎帝,古时人民常受饥寒之苦,是炎帝教会了他们农业耕种。希腊神话中的太阳神阿波罗,是主神宙斯的儿子,英俊,潇洒,威武健壮,每天驾御着由四匹马拉着的金马车,趁星星稀疏、晨光熹微的时候,登上天空大道,冲破黑暗,为大地带来光明。在天文学中,太阳用符号“⊙”来表示。
太阳又大又亮,是因为它距离地球很近,事实上它只是一颗十分普通的恒星,如果太阳也和其他恒星一样遥远,那就没有地球上今天这种生机勃勃的景象了。由于地球围绕太阳运动的轨道是椭圆形,而太阳位于椭圆的一个焦点上,所以地球到太阳的距离总是在变化的。太阳与地球的平均距离大约是1.5亿千米,天文学中就把这个数字叫做1个天文单位。其他天体的距离也可以用天文单位来衡量。光速是30万千米/秒,太阳光到地球,约需8.3分钟的时间。
太阳的直径大约为140万千米,是地球直径的109倍;质量达2000亿亿亿吨,是地球质量的33万多倍。
太阳表面的温度高达5500℃,它每平方米表面积内所发出的热量就相当于一个63000千瓦发电站的能力。太阳又是那样光耀夺目,它比肉眼能看见的普通恒星大约要亮10万亿倍。太阳已经这样辉煌地照耀了50亿年,而且在未来的50亿年内,它仍然还会继续这样辉煌地照耀下去。
太阳表面的温度那么高,太阳中心的温度就更高了,起码在1500万℃以上。这样的高温,在地球上是难以想象的,炼钢炉里的温度是2000多℃,电弧炉可达5000℃,但距离1500万℃还差好大一截呢!不管是熔点多高的物质,都抵挡不住这么高的温度而早就化为气体了。所以说,太阳是一个炽热的气体星球。
太阳结构示意图
天文学家根据太阳大气不同深度的不同性质和特征,把它从里向外分为几个层次。太阳的中心部分称为日核,它的半径大约为0.25个太阳半径。日核虽然不算大,但太阳的大部分质量却集中在这里,而且太阳的光和热也都是从这里产生的。那么,太阳的巨大能量是怎样产生的呢?理论研究表明,它是在氢原子核聚变为氦的过程中释放出来的,因此,日核也叫做“核反应区”。
日核外面的一层称为辐射区。日核产生的能量通过这一区域,以辐射的形式向外传出。它的范围为0.25~0.86个太阳半径。这里的温度比太阳核心低得多,大约为70万℃。
辐射区外的一层称为对流层。太阳大气在这一层中间呈现剧烈的上下对流状态,它的厚度大约10万千米。
对流层外是光球,就是我们平时所看见的明亮的太阳圆面,这里所说的太阳半径,就是从太阳中心到光球这一段。光球厚度约500千米。太阳光球的中间部分要比四周亮一些,这叫“太阳临边昏暗”现象。这种现象的产生,是由于我们看到的太阳圆面中间部分的光是从温度较高的太阳深处发射出来的,而圆面边缘部分的光则是由温度较低的太阳较浅的层次发出来的。
日 冕
光球之外是非常美丽的红色的色球层。色球层的厚度大约2000千米,上面布满了大小不一、形态多变的头发状的结构,称为针状体。色球层的温度越往外面越高,最外层的温度高达几万℃。平时我们看不到色球层,这是因为地球大气中的分子和尘埃散射了太阳光,使天空变成了蓝色,色球层就淹没在蓝色背景之中了。日全食的时候,当太阳光球被月亮完全遮住的那一瞬间,美丽的色球层就能显露出来。为了平时也能对色球进行观测和研究,科学家发明了色球望远镜,这种望远镜上附加了一种只允许红光通过的滤光器。
日冕是太阳大气的最外面一层,从色球层的边缘向外延伸出,分为内冕和外冕,内冕厚约0.3个太阳半径,外冕则达到几个太阳半径甚至更远。日冕的亮度只有光球的1/100,平时根本看不见,只有在日全食的时候,日冕才显露出它的“庐山真面目”。日全食的机会很少,科学家又发明了日冕仪,这样,平时就可以对日冕进行观测和研究了。日冕的温度相当高。太阳光球的温度大约是6000℃,越往外温度越高,到了色球和日冕交界的区域,温度可达几十万℃,外冕的温度达几百万℃。太阳大气的温度从里到外急剧增高的现象是什么原因造成的呢?目前还不能解释清楚。至于外冕的温度有多高至今还不能测定。日冕的形状不是固定不变的,它有时大致为圆形,有时呈扁圆形,有时又呈不规则的形状。日冕形状的变化与太阳表面的活动有关系。