有关太阳的信息

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关于太阳的资料~

造成太阳辐射和活动的动力来自太阳内部。太阳中心的气体必然承受整个太阳的自引力所造成的压力。由于太阳质量很大,中心压强极高,处于太阳中心的气体必然具有极高的温度——1千5百万度左右。在这里,富含氢元素的太阳气体通过质子—质子反应和碳氮循环把质子聚变为α粒子,从而释放出巨大的能量来维持太阳的平衡。根据目前对太阳内部氢含量的估计,这种状态还能维持约50亿年。
太阳内部产生的能量由太阳内部传播到光球表层,并向外发射。虽然产生的能量和发射的能量在数量上是相等的,但它们的性质却因经历了很长的、由内向外的辐射转移过程而大大改变。在核心,热动平衡温度量级是1千5百万度,而在太阳表面有效温度只有5500度。按普朗克辐射理论,中心辐射的频谱和表面辐射的频谱就大不相同。辐射从内部向外的转移过程是太阳各层物质吸收、发射、再吸收、再发射的过程。因此,从太阳核心区产生的Υ射线,经过从核心到表面的行程,就逐步降低它的频率,变为硬X射线、软X射线、远紫外线、紫外线,最后以可见光的形式被我们观测到。从太阳内部向外的温度变化必须保证各层次的辐射压强和重力的平衡,才能维持太阳整体的平衡和稳定。从这个事实可以得知,是太阳内部能量向外传播所要求的辐射平衡保证了太阳整体的流体静力学平衡。
但是,在太阳中心的一个小范围内以及从太阳表面向内延伸到太阳半径约1/4处,流体静力学平衡就遭到破坏,造成流体的流动。在中心区,对流核的产生是因为原子核反应所造成的温度梯度超过了辐射平衡所容许的程度;在外层的对流层,则是由此层内氢的电离造成气体比热增加,破坏了辐射平衡所要求的温度梯度,从而破坏了流体静力学平衡,产生流动,进而发展为湍流。对流层的湍流场从对流层底部一直延伸到光球表面。太阳内部能量中的一小部分变成湍流场的动能和物质的热能,层层向外传递。这就是我们从光球、色球和日冕中看到的种种运动着的状态以及种种不稳定的爆发的能量来源。

太阳是距离地球最近的恒星,是太阳系的中心天体。体积是地球的130万倍。在银河系内一千多亿颗恒星中,太阳只是普通的一员,它位于银河系的对称平面附近,距离银河系中心约26000光年,在银道面以北约26光年, 它一方面绕着银心以每秒250公里的速度旋转,另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方向运动。

简介
太阳
太阳是银河系的一颗普通恒星。与地球平均距离14960万千米,直径139万千米,平均密度1.409克/,质量1.989×10^33克,表面温度5770开,中心温度1500万开。由里向外分别为太阳核反应区、太阳对流层、太阳大气层。其中心区不停地进行热核反应,所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射。其中二十二亿分之一的能量辐射到地球,成为地球上光和热的主要来源。恒星也有自己的生命史,它们从诞生、成长到衰老,最终走向死亡。它们大小不同,色彩各异,演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。

太阳的年龄约为46亿年,它还可以继续燃烧约50亿年。在其存在的最后阶段,太阳中的氦将转变成重元素,太阳的体积也将开始不断膨胀,直至将地球吞没。在经过一亿年的红巨星阶段后,太阳将突然坍缩成一颗白矮星--所有恒星存在的最后阶段。再经历几万亿年,它将最终完全冷却,然后慢慢地消失在黑暗里。

物理参数
太阳风
半径: 696295 千米.
质量: 1.989×1030 千克
温度:5800 ℃ (表面) 1560万℃ (核心)
总辐射功率:3.83×1026 焦耳/秒
平均密度: 1.409 克/立方厘米
日地平均距离: 1亿5千万千米
年龄: 约50亿年

到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。在地球位于日地平均距离处时,地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量,称为太阳常数。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法和技术不同,得到的太阳常数值不同。世界气象组织 (WMO)1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2。地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长 0.15~4.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区(波长0.4~0.76微米),7%在紫外光谱区(波长0.76微米),最大能量在波长 0.475微米处。由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长(约3~120微米)小得多,所以通常又称太阳辐射为短波辐射,称地面和大气辐射为
长波辐射。太阳活动和日地距离的变化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化。

太阳黑子
太阳(Sun)是一颗普通的恒星,目前在赫-罗图上度过了主序生涯的一半左右。它是一个质量为1989.1亿亿亿吨(约为地球质量的33万倍)、直径139.2万km(约为地球直径的109倍)的热气体(严格说是等离子体)球。其平均密度为水的1.4倍,但这一平均密度隐含着很宽的密度范围,从超高密的核心到稀薄的外层。
作为一颗恒星太阳,其总体外观性质是,光度为383亿亿亿瓦,绝对星等为4.8,他是一颗黄色G2型矮星,有效温度等于开氏5800度。太阳与在轨道上绕它公转的地球的平均距离为149597870km(499.005光秒或1天文单位)。按质量计,它的物质构成是71%的氢、26%的氦和少量重元素。太阳圆面在天空的角直径为32角分,与从地球所见的月球的角直径很接近,是一个奇妙的巧合(太阳直径约为月球的400倍而离我们的距离恰是地月距离的400倍),使日食看起来特别壮观。由于太阳比其他恒星离我们近得多,其视星等达到-26.8,成为地球上看到最明亮的天体。太阳每25.4天自转一周(平均周期;赤道比高纬度自转得快),每2亿年绕银河系中心公转一周。太阳因自转而呈轻微扁平状,与完美球形相差0.001%,相当于赤道半径与极半径相差6km(地球这一差值为21km,月球为9km,木星9000km,土星5500km)。差异虽然很小,但测量这一扁平性却很重要,因为任何稍大一点的扁平程度(哪怕是0.005%)将改变太阳引力对水星轨道的影响,而使根据水星近日点进动对广义相对论所做的检验成为不可信。

结构组成氢约占71%,氦约占27%,其它元素占2%
太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区、对流层和大气层。由于太阳外层气体的透明度极差,人类能够直接观测到的是太阳大气层,从内向外分为光球、色球和日冕3层。
光球层: 光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡,大多呈现近椭圆形,在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑,但实际上它们的温度高达4000℃左右,倘若能把黑子单独取出,一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化,这种变化反映了太阳辐射能量的变化。太阳黑子的变化存在复杂的周期现象,平均活动周期为11.2年。
色球层: 紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到,过去这一区域只是在日全食时才能被看到。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球。色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本上相同,但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中,离热源越远处温度越低,而太阳大气的情况却截然相反,光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃,到了色球顶部温度竟高达几万度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解,至今也没有找到确切的原因。
日珥: 在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰,这就是天文上所谓的“日珥”。日珥是迅速变化着的活动现象,一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云烟雾,有的似飞瀑喷泉,有的好似一弯拱桥,也有的酷似团团草丛,真是不胜枚举。天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢将日珥分成宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类。最为壮观的要属爆发日珥,本来宁静或活动的日珥,有时会突然"怒火冲天",把气体物质拼命往上抛射,然后回转着返回太阳表面,形成一个环状,所以又称环状日珥。
日冕: 日冕的范围在色球之上,一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕里的物质更加稀薄,它还会有向外膨胀运动,并使得热电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成太阳风。

太阳黑子:通过一般光学望远镜观测太阳,观测到的是光球层(太阳大气层的最里层)的活动。在光球上经常可以看到许多黑色斑点,叫太阳黑子。太阳黑子在日面上的大小、多少、位置和形态等,每日都不一样。太阳黑子是光球层物质剧烈运动形成的局部强磁场区域,是光球层活动的重要标志。长期观测太阳黑子就会发现,有的年份黑子多,有的年份黑子少,有时甚至几天,几十天日面上都没有黑子。天文学家们早已注意到,太阳黑子从最多(或最少)的年份到下一次最多(或最少)的年份,大约相隔11年。也就是说,太阳黑子有平均11的活动周期,这也是整个太阳的活动周期。天文学家把太阳黑了最多的年份称为“太阳活动峰年”,把太阳黑子最少的年份称为“太阳活动宁静年”。

太阳的卫星
卫星是指围绕行星所运行的天体。卫星分为天然卫星和人造卫星,其中,木星的天然卫星最多。在太阳系里,除水星和金星以外,其他行星都有天然卫星。行星的气体和尘埃会碰撞、合并。没有组成行星的天体除了天然卫星,还有小行星、彗星等。

火星的两颗卫星是霍尔在海军天文台发现的。以往的观测没能发现它们是因为这两颗卫星异常得渺小。霍尔把外层的卫星叫做火卫二,内层的叫做火卫一。

木星是太阳系卫星较多的一颗行星,木星的卫星是按照发现的先后顺序编号的。1610年,伽利略用自制的天文望远镜观测到4颗卫星。天文家门为了纪念伽利略的这一重大发现,将这4颗卫星命名为伽利略卫星。这4颗卫星由内到外依次是依奥,欧罗拔,嘉里美,卡利斯托。它们分别被简称为木卫一,木卫二,木卫三,木卫四,它们的表面特征很不一样。木卫一是至今在太阳系所观测到的火山活动最为频繁的激烈的天体,这一发现给天文学家们对太阳系天体研究提供了新的启示。木卫二体积比月球小,但密度和月球差不多。木卫三是木星最大的一颗卫星。木卫四的表面布满了密密麻麻的损石坑。

木星的卫星形态各种各样、五花八门。最著名的土卫六上有大气,是目前发现的太阳系卫星中,唯一存在大气的天体。土星是太阳系卫星最多的一颗行星,周围有很多大大小小的卫星围绕着它旋转,就像一个家族。目前为止,一共发现了23颗。

天王星与太阳系中的其他天体不同,天王星的卫星并不是以古代神话中的人物而命名的,而是用莎士比亚和罗马教皇作品中人物的名字命名的。天王星也有很多卫星,其中有直径470公里的很大的卫星。

海王星是环绕太阳运行的一颗淡蓝色的行星,是典型的气体行星。海王星有8颗卫星。以前认为海王星只有2颗卫星,即海卫一和海卫二。通过探测发现了6颗较小的卫星,从而海王星的卫星达到了8颗。

卫星查龙的大小,占冥王星的一半以上。冥王星与卫星查龙之间的距离仅有2万公里。冥王星的公转周期和卫星查龙的公转周期是一样的。

太阳的传说
太阳的传说
希腊太阳神话

太阳神阿波罗是天神宙斯和女神勒托(Leto)所生之子。神后赫拉(Hera)由于妒忌宙斯和勒托的相爱,残酷地迫害勒托,致使她四处流浪。后来总算有一个浮岛德罗斯收留了勒托,她在岛上艰难地生下了日神和月神。于是赫拉就派巨蟒皮托前去杀害勒托母子,但没有成功。后来,勒托母子交了好运,赫拉不再与他们为敌,他们又回到众神行列之中。阿波罗为替母报仇,就用他那百发百中的神箭射死了给人类带来无限灾难的巨蟒皮托,为民除了害。阿波罗在杀死巨蟒后十分得意,在遇见小爱神厄洛斯(Eros)时讥讽他的小箭没有威力,于是厄洛斯就用一枝燃着恋爱火焰的箭射中了阿波罗,而用一枝能驱散爱情火花的箭射中了仙女达佛涅(Daphne),要令他们痛苦。达佛涅为了摆脱阿波罗的追求,就让父亲把自己变成了月桂树,不料阿波罗仍对她痴情不已,这令达佛涅十分感动。而从那以后,阿波罗就把月桂作为饰物,桂冠成了胜利与荣誉的象征。每天黎明,太阳神阿波罗都会登上太阳金车,拉着缰绳,高举神鞭,巡视大地,给人类送来光明和温暖。所以,人们把太阳看作是光明和生命的象征。

北欧太阳神话

弗蕾 丰侥、兴旺、爱情、和平之神,美丽的仙国阿尔弗海姆的国王。一说他与巴尔德尔同为光明之神,或称太阳神。他属下的小精灵在全世界施言行善。他常骑一只长着金黄色鬃毛的野猪出外巡视。人人都享受着他恩赐的和平与幸福。他有一把宝剑,光芒四射,能腾云驾雾。他还有一只袖珍魔船,必要时可运载所有的神和他们的武器。

中国太阳神话

后羿射日
相传上古时期,夏代有穷国的国王是一个名叫后羿的英俊男子。那后羿不仅长得潇洒,而且文武双全,天文、地理无所不知,谋略、武艺无所不精,尤其还射得一手好箭。有穷国在后羿的英明治理下,蒸蒸日上,威震四方。人们丰衣足食,安居乐业,日出而作,日落而息,呈现一派丰盛祥和的景象。

后羿每天处理完国事后,就带上心爱的弓箭(听说此箭乃神灵所赐),到射箭场进行练习,日复一日,年复一年,从未间断。他的箭术已到出神入化、无人能比的地步。

日子在和平、美满中一天天过去,有穷国日趋繁荣。就在人们沉浸在幸福、满足之中时,突然,祸从天降。

那是仲夏的一天,那天早晨和往日并无不同,可到了日出时候,东方一下子升出来十个太阳。人们看着眼前的一切,目瞪口呆。大家清楚,天上挂着十个太阳意味着什么。立时,哭喊着、祈祷声一片。人们用尽各种办法祈求上天开恩,收回多出的九颗太阳,但一切无济于事。一天又一天,田里的庄稼渐渐枯萎,河里的水慢慢干涸,老弱病残者一个接一个地倒下……后羿看着眼前的一切,心如刀绞,可是无计可施。他愁肠欲断,焦虑万分,人日渐憔憔。一天,困倦不已的他刚搭上眼,忽梦见一白胡老人,老人指点他,将九个箭靶做成太阳形状,每天对准靶心,练上七七四十九天后,便可射落天上的太阳,并嘱咐他,此事不可外扬,只有到了第五十天才可让人知道。后羿睁开眼,惊喜不已,立刻动手做箭靶,箭靶做好后,便带上箭躲到深山里,没日没夜地练起来。到了第五十天,国王要射日的消息传出后,在死亡线上挣扎的人们精神顿时振奋起来,仿佛看到了生的希望。人们唯恐后羿的箭射不落太阳,男女老幼顶着火一般的烈日,用最短的时间,搭起一座数米高的楼台,并抬来战鼓,为后羿呐喊助威。后羿在震耳欲聋的鼓声里,一步步登上楼台,在他身后,是无数双渴求、期盼的眼睛,在他周围,是痛苦呻吟的土地,在他头顶,是炽热、张狂的太阳。他告诉自己只能成功,不许失败。尽管知道走的是一条不归路,但为了救出受苦受难的民众,他无怨无悔。

终于到达楼顶了,后羿回首最后一次看了看他的臣民,他的王宫,然后抬起头,举起手中的箭,缓缓拉开弓。“嗖”,只听一声巨响,被击中的太阳应声坠下,随即不知去向。台下一片欢呼,呐喊声、战鼓声穿透云霄。后羿一鼓作气,连连拉弓,又射落了七颗。还剩最后两颗了,此时,他已精疲力尽,可他知道,天上只能留下一颗太阳,如果此时放弃,就意味着前功尽弃。他再一次举起箭,用尽全身力气,将第九颗太阳击落后,便一头栽倒在地,再也没起来。一切恢复了原样,而勇敢、可敬的后羿却永远闭上了眼睛……

被射中的九颗太阳,坠落到九个不同的地方。其中的一颗,掉到了黄海边上,并砸出了一个湖,这个湖后人称作射阳湖。不久,从射阳湖里流出一条河,人称射阳河。
《山海经》中关于太阳的神话传说

在遥远的东南海外,有一个羲和国,国中有一个异常美丽的女子叫羲和,她每天都在甘渊中洗太阳。太阳在经过夜晚之后就会被污染,经过羲和的洗涤,那被污染了的太阳,在第二天升起的时候仍会皎洁如初。这个羲和,实际上是传说中的上古帝王帝俊的妻子,她生了十个太阳,并且让这十个太阳轮流在空中执勤,把光明与温暖送到人间。这十个太阳的出发地十分荒凉偏僻,那地方有座山,山上有棵扶桑树,树高三百里,但它的叶子却像芥子一般大小。树下有个深谷叫汤谷,这是太阳洗浴的地方。它们洗浴完了,就藏在树枝上擦摩身子。每天由最上边的那一个骑着鸟儿巡游天空,其他的便依次上登,准备出发……

太阳的能量
地球上除原子能和火山、地震以外,太阳能是一切能量的总源泉。那么,整个地球接收的有多少呢?太阳发射出大的能量呢?科学家们设想在地球大气层外放一个测量太阳总辐射能量的仪器,在每平方厘米的面积上,每分钟接收的太阳总辐射能量为8.24焦。这个数值叫太阳常数。如果将太阳常数乘上以日地平均距离作半径的球面面积,这就得到太阳在每分钟发出的总能量,这个能量约为每分钟2.273×10^28焦。(太阳每秒辐射到太空的热量相当于一亿亿吨煤炭完全燃烧产生热量的总和,相当于一个具有5200万亿亿马力的发动机的功率。太阳表面每平方米面积就相当于一个85000马力的动力站。)而地球上仅接收到这些能量的22亿分之一。太阳每年送给地球的能量相当于100亿亿度电的能量。太阳能取之不尽,用之不竭,又无污染,是最理想的能源。

名词解释
太,与“少”相对,与“太阳”相对的就是“太阴”(月亮),此外还有“少阳”、“少阴”。
1、太者,大也。
极大。古作“大”,也作“泰”。凡言大而以为形容未尽,则作太 [the greatest;the highest;maximal]
太,大也。——《广雅·释诂一》段曰:“后世还言,而以为形容未尽,则作太。如大宰俗作太宰。大子俗作太子,周大王俗作太王是也”。
太亦大也。——《白虎通·五行》
易有太极。——《易·系辞》。注:“大极者。”
王入太室裸。——《书·洛诰》
太上贵德。——《礼记·曲礼》引
2、太阳
(1).日的通称。《汉书·元帝纪》:“是以氛邪岁增,侵犯太阳,正气湛掩,日久夺光。” 颜师古 注:“太阳,日也。” 三国 魏 曹植 《洛神赋》:“远而望之,皎若太阳升朝霞。”
(2).指太阳光。 曹禺 《北京人》第二幕:“太阳晒着,风吹着,雨淋着。”
(3).旺盛的阳气。《尚书大传》卷五:“ 遂人 以火纪;火,太阳也。” 汉 董仲舒 《春秋繁露·阴阳终始》:“故至春少阳,东出就木,与之俱生;至夏太阳,南出就火,与之俱暖。” 三国 魏 嵇康 《答难养生论》:“咀嚼英华,呼吸太阳。”
(4).指太阳穴。《红楼梦》第五二回:“只是太阳还疼。” 老舍 《四世同堂》五十:“他完全变了,变成个瘪太阳,嘬腮梆,而棱角分明的脸。”参见“ 太阳穴 ”。引
基本参数
观测数据
日地平均距离 (1天文单位) 1.49597870×10^11 米(1亿5千万公里)
日地最远距离 1.5210×10^11 米
日地最近距离 1.4710×10^11 米
视星等 -26.74 等
绝对星等 4.83 等
热星等 -26.82 等
绝对热星等 4.75 等
物理数据
直径 1,392,000公里(地球直径的109倍)

表面面积 6.09 × 10^12 千米2
体积:1.412 ×10^18立方千米(地球的130万倍)
质量:1.989×10^30 千克(地球的333 400倍)
相对于地球质量 333,400
密度 1411 千克/米3
相对于地球密度 0.26
相对于水的密度 1.409
表面重力加速度 2.74×10^2米/秒^2 (为地球表面重力加速度的27.9倍)
表面温度 5780 开
中心温度 约1500万 开
日冕层温度 5 × 106 开
发光度 (LS) 3.827 × 10^26 J s-1

轨道数据
自转周期
赤道处: 27天6小时36分钟
纬度30°: 28天4小时48分钟
纬度60°: 30天19小时12分钟
纬度75°: 31天19小时12分钟
绕银河系中心公转周期 2.25× 10^8年
其他数据
太阳年龄:约 4.57×10^9 年
天文符号:⊙
太阳活动周期: 11.04 年
总辐射功率:3.86×10^26 瓦特(焦耳/秒)
太阳常数 f = 1.97 卡·厘米^2·分^-1
光谱型: G2V
太阳表面脱离速度 = 618 公里/秒
地球附近太阳风的速度: 450公里/秒
太阳运动速度 (方向α=18h07m,δ=+30°) = 19.7 公里/秒
运行轨道
太阳位于银道面之北的猎户座旋臂上,距离银河系中心约26000光年,在银道面以北约26光年, 它一方面绕着银心以每秒250公里的速度旋转(周期大概是2.5亿年),另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方向运动。太阳也在自转,其周期在日面赤道带约25天;两极区约为35天。
结构
太阳只是一颗非常普通的恒星,在广袤浩瀚的繁星世界里,太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。只是因为它离地球较近,所以看上去是天空中最大最亮的天体。其它恒星离我们都非常遥远,即使是最近的恒星,也比太阳远27万倍,看上去只是一个闪烁的光点。
组成太阳的物质大多是些普通的气体,其中氢约占71.3%、 氦约占27%, 其它元素占2%。太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区和对流区、太阳大气。太阳的大气层,像地球的大气层一样,可按不同的高度和不同的性质分成各个圈层,即从内向外分为光球、色球和日冕三层。我们平常看到的太阳表面,是太阳大气的最底层,温度约是6000℃。它是不透明的,因此我们不能直接看见太阳内部的结构。但是,天文学家根据物理理论和对太阳表面各种现象的研究,建立了太阳内部结构和物理状态的模型。这一模型也已经被对于其他恒星的研究所证实,至少在大的方面是可信的。
构造
内部构造
太阳的内部主要可以分为三层:核心区、辐射区和对流区。
太阳的核心区域半径是太阳半径的1/4,约为整个太阳质量的一半以上。太阳核心的温度极高,达1500万℃,压力也极大,使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生,从而释放出极大的能量。这些能量再通过辐射层和对流层中物质的传递,才得以传送到达太阳光球的底部,并通过光球向外辐射出去。太阳中心区的物质密度非常高。每立方厘米可达160克。太阳在自身强大重力吸引下,太阳中心区处于高密度、高温和高压状态。是太阳巨大能量的发祥地。 太阳中心区产生的能量的传递主要靠辐射形式。太阳中心区之外就是辐射层,辐射层的范围是从热核中心区顶部的0.25个太阳半径向外到0.86个太阳半径,这里的温度、密度和压力都是从内向外递减。从体积来说,辐射层占整个太阳体积的绝大部分。 太阳内部能量向外传播除辐射,还有对流过程。即从太阳0.86个太阳半径向外到达太阳大气层的底部,这一区间叫对流层。这一层气体性质变化很大,很不稳定,形成明显的上下对流运动。这是太阳内部结构的最外层。
光球
太阳光球就是我们平常所看到的太阳圆面,通常所说的太阳半径也是指光球的半径。光球层位于对流层之外,属太阳大气层中的最低层或最里层。光球的表面是气态的,其平均密度只有水的几亿分之一,但由于它的厚度达500千米,所以光球是不透明的。光球层的大气中存在着激烈的活动,用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构,很象一颗颗米粒,称之为米粒组织。它们极不稳定,一般持续时间仅为5~10分钟,其温度要比光球的平均温度高出300~400℃。目前认为这种米粒组织是光球下面气体的剧烈对流造成的现象。
光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡,大多呈现近椭圆形,在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑,但实际上它们的温度高达4000℃左右,倘若能把黑子单独取出,一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化,这种变化反映了太阳辐射能量的变化。太阳黑子的变化存在复杂的周期现象,平均活动周期为11.2年。
色球
紧贴光球以上的一层大气称为色球层,平时不易被观测到,过去这一区域只是在日全食时才能被看到。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间,人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩,那就是色球。色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本上相同,但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中,离热源越远处温度越低,而太阳大气的情况却截然相反,光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃,到了色球顶部温度竟高达几万度,再往上,到了日冕区温度陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解,至今也没有找到确切的原因。

在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰,这就是天文上所谓的“日珥”。日珥是迅速变化着的活动现象,一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时,日珥的形状也可说是千姿百态,有的如浮云烟雾,有的似飞瀑喷泉,有的好似一弯拱桥,也有的酷似团团草丛,真是不胜枚举。天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢将日珥分成宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类。最为壮观的要属爆发日珥,本来宁静或活动的日珥,有时会突然"怒火冲天",把气体物质拼命往上抛射,然后回转着返回太阳表面,形成一个环状,所以又称环状日珥。
日冕
日冕是太阳大气的最外层。日冕中的物质也是等离子体,它的密度比色球层更低,而它的温度反比色球层高,可达上百万摄氏度。在日全食时在日面周围看到放射状的非常明亮的银白色光芒即是日冕。 日冕的范围在色球之上,一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕还会有向外膨胀运动,并使得热电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成太阳风。
太阳活动
无时无刻不在发生剧烈的活动
太阳看起来很平静,实际上无时无刻不在发生剧烈的活动。太阳由里向外分别为太阳核反应区、太阳对流层、太阳大气层。其中心区不停地进行热核反应,所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射。其中二十二亿分之一的能量辐射到地球,成为地球上光和热的主要来源。太阳表面和大气层中的活动现象,诸如太阳黑子、耀斑和日冕物质喷发(日珥)等,会使太阳风大大增强,造成许多地球物理现象——例如极光增多、大气电离层和地磁的变化。太阳活动和太阳风的增强还会严重干扰地球上无线电通讯及航天设备的正常工作,使卫星上的精密电子仪器遭受损害,地面通讯网络、电力控制网络发生混乱,甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。因此,监测太阳活动和太阳风的强度,适时作出"空间气象"预报,越来越显得重要。
太阳黑子
4000年前古时候祖先肉眼都看到了像3条腿的乌鸦的黑子通过一般的光学望远镜观测太阳,观测到的是光球层的活动。在光球上常常可以看到很多黑色斑点,它们叫做“太阳黑子”。太阳黑子在日面上的大小、多少、位置和形态等,每天都不同。太阳黑子是光球层物质剧烈运动而形成的局部强磁场区域,也是光球层活动的重要标志。长期观测太阳黑子就会发现,有的年份黑子多,有的年份黑子少,有时甚至几天,几十天日面上都没有黑子。天文学家们早就注意到,太阳黑子从最多或最少的年份到下一次最多或最少的年份,大约相隔11年。也就是说,太阳黑子有平均11的活动周期,这也是整个太阳的活动周期。天文学家把太阳黑子最多的年份称之为“太阳活动高峰年”,把太阳黑子最少的年份称之为“太阳活动低峰年”。
太阳耀斑
太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动。一般认为发生在色球层中,所以也叫“色球爆发”。其主要观测特征是,日面上(常在黑子群上空)突然出现迅速发展的亮斑闪耀,其寿命仅在几分钟到几十分钟之间,亮度上升迅速,下降较慢。特别是在太阳活动峰年,耀斑出现频繁且强度变强。
别看它只是一个亮点,一旦出现,简直是一次惊天动地的大爆发。这一增亮释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量,或相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸;而一次较大的耀斑爆发,在一二十分钟内可释放10的25次幂焦耳的巨大能量。
除了日面局部突然增亮的现象外,耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强;耀斑所发射的辐射种类繁多,除可见光外,有紫外线、X射线和伽玛射线,有红外线和射电辐射,还有冲击波和高能粒子流,甚至有能量特高的宇宙射线。
耀斑对地球空间环境造成很大影响。太阳色球层中一声爆炸,地球大气层即刻出现缭绕余音。耀斑爆发时,发出大量的高能粒子到达地球轨道附近时,将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。当耀斑辐射来到地球附近时,与大气分子发生剧烈碰撞,破坏电离层,使它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信,以及电视台、电台广播,会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用,产生极光,并干扰地球磁场而引起磁暴。
此外,耀斑对气象和水文等方面也有着不同程度的直接或间接影响。正因为如此,人们对耀斑爆发的探测和预报的关切程度与日俱增,正在努力揭开耀斑的奥秘。
光斑(谱斑)
太阳光球层上比周围更明亮的斑状组织。用天文望远镜对它观测时,常常可以发现:在光球层的表面有的明亮有的深暗。这种明暗斑点是由于这里的温度高低不同而形成的,比较深暗的斑点叫做“太阳黑子”,比较明亮的斑点叫做“光斑”。光斑常在太阳表面的边缘“表演”,却很少在太阳表面的中心区露面。因为太阳表面中心区的辐射属于光球层的较深气层,而边缘的光主要来源光球层较高部位,所以,光斑比太阳表面高些,可以算得上是光球层上的“高原”。
光斑也是太阳上一种强烈风暴,天文学家把它戏称为“高原风暴”。不过,与乌云翻滚,大雨滂沱,狂风卷地百草折的地面风暴相比,“高原风暴”的性格要温和得多。光斑的亮度只比宁静光球层略强一些,一般只大10%;温度比宁静光球层高300℃。许多光斑与太阳黑子还结下不解之缘,常常环绕在太阳黑子周围“表演”。少部分光斑与太阳黑子无关,活跃在70°高纬区域,面积比较小,光斑平均寿命约为15天,较大的光斑寿命可达三个月。
光斑不仅出现在光球层上,色球层上也有它活动的场所。当它在色球层上“表演”时,活动的位置与在光球层上露面时大致吻合。不过,出现在色球层上的不叫“光斑”,而叫“谱斑”。实际上,光斑与谱斑是同一个整体,只是因为它们的“住所”高度不同而已,这就好比是一幢楼房,光斑住在楼下,谱斑住在楼上。
米粒组织
米粒组织是太阳光球层上的一种日面结构。呈多角形小颗粒形状,得用天文望远镜才能观测到。米粒组织的温度比米粒间区域的温度约高300℃,因此,显得比较明亮易见。虽说它们是小颗粒,实际的直径也有1000公里~2000公里。
明亮的米粒组织很可能是从对流层上升到光球的热气团,不随时间变化且均匀分布,且呈现激烈的起伏运动。米粒组织上升到一定的高度时,很快就会变冷,并马上沿着上升热气流之间的空隙处下降;寿命也非常短暂,来去匆匆,从产生到消失,几乎比地球大气层中的云消烟散还要快,平均寿命只有几分钟,此外,近年来发现的超米粒组织,其尺度达3万公里左右,寿命约为20小时。
有趣的是,在老的米粒组织消逝的同时,新的米粒组织又在原来位置上很快地出现,这种连续现象就像我们日常所见到的沸腾米粥上不断地上下翻腾的热气泡。
生命周期
恒星也有自己的生命史,它们从诞生、成长到衰老,最终走向死亡。它们大小不同,色彩各异,演化的历程也不尽相同。恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热。实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的。
目前太阳所处的主序星阶段,通过对恒星演化及宇宙年代学模型的计算机模拟,已经历了大约45.7亿年。据研究,45.9亿年前一团氢分子云的迅速坍缩形成了一颗第三代第一星族的金牛T星,即太阳。这颗新生的恒星沿着距银河系中心约27,000光年的近乎圆形轨道运行。
太阳在其主序星阶段已经到了中年期,在这个阶段它核心内部发生的恒星核合成反应将氢聚变为氦。在太阳的核心,每秒能将超过400万吨物质转化为能量,生成中微子和太阳幅射。以这个速度,太阳至今已经将大约100个地球质量的物质转化成了能量。太阳作为主序星的时间大约持续100亿年。
太阳的质量不足以爆发为超新星。在50~60亿年后,太阳内的氢消耗殆尽,核心中主要是氦原子,太阳将转变成红巨星,当其核心的氢耗尽导致核心收缩及温度升高时,太阳外层将会膨胀。当其核心温度升高到 100,000,000 K时,将发生氦的聚变而产生碳,从而进入渐近巨星分支,而当太阳内的氦元素也全部转化为碳后,太阳将不再发光,成为一颗死星(Black dwarf)。
地球的最终命运还不清楚。太阳变成红巨星时,其半径可超过1天文单位,超出地球目前的轨道,是当前太阳半径的260倍。然而,届时作为渐近巨星分支恒星,太阳将会由于恒星风而失去当前质量的约30%,因而行星轨道将会外推。仅就此而言,地球也许会幸免被太阳吞噬。然而,新的研究认为地球还是会因为潮汐作用的影响而被太阳吞掉。即使地球能逃脱被太阳熔融的命运,地球上的水将被蒸发而大气层也会散逸。实际上,即使太阳还是主序星时,它也会逐步变得更亮,表面温度缓慢上升。太阳温度的上升将在9亿年后导致地球表面温度升高,造成目前我们所知的生命无法生存。其后再过10亿年,地球表面的水将完全消失。
红巨星阶段之后,由热产生的强烈脉动会抛掉太阳的外壳,形成行星状星云。失去外壳后剩下的只有极为炽热的恒星核,它将会成为白矮星,在漫长的时间中慢慢冷却和暗淡下去。这就是中低质量恒星的典型演化过程引。
太阳能量
作为一颗恒星太阳,其总体外观性质是,光度为383亿亿亿瓦,绝对星等为4.8。是一颗黄色G2型矮星,有效温度等于开氏5800度。太阳与在轨道上绕它公 转的地球的平均距离为149597870km(499.005光秒或1天文单位)。按质量计,它的物质构成是71%的氢、26%的氦和少量重元素。太阳圆面在天空的角直径为32角分,与从地球所见的月球的角直径很接近,是一个奇妙的巧合(太阳直径约为月球的400倍而离我们的距离恰是地月距离的400倍),使日食看起来特别壮观。由于太阳比其他恒星离我们近得多,其视星等达到-26.8,成为地球上看到最明亮的天体。太阳每25.4天自转一周(平均周期;赤道比高纬度自转得快),每2亿年绕银河系中心公转一周。太阳因自转而呈轻微扁平状,与完美球形相差0.001%,相当于赤道半径与极半径相差6km(地球这一差值为21km,月球为9km,木星9000km,土星5500km)。差异虽然很小,但测量这一扁平性却很重要,因为任何稍大一点的扁平程度(哪怕是0.005%)将改变太阳引力对水星轨道的影响,而使根据水星近日点进动对广义相对论所做的检验成为不可信。
太阳风
太阳风是一种连续存在,来自太阳并以200-800km/s的速度运动的等离子体流。这种物质虽然与地球上的空气不同,不是由气体的分子组成,而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成,但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似,所以称它为太阳风。当然,太阳风的密度与地球上的风的密度相比,是非常非常稀薄而微不足道的,一般情况下,在地球附近的行星际空间中,每立方厘米有几个到几十个粒子。而地球上风的密度则为每立方厘米有2687亿亿个分子。太阳风虽然十分稀薄,但它刮起来的猛烈劲,却远远胜过地球上的风。在地球上,12级台风的风速是每秒32.5米以上,而太阳风的风速,在地球附近却经常保持在每秒350~ 450千米,是地球风速的上万倍,最猛烈时可达每秒800千米以上。太阳风从太阳大气最外层的日冕,向空间持续抛射出来的物质粒子流。这种粒子流是从冕洞中喷射出来的,其主要成分是氢粒子和氦粒子。太阳风有两种:一种持续不断地辐射出来,速度较小,粒子含量也较少,被称为“持续太阳风”;另一种是在太阳活动时辐射出来,速度较大,粒子含量也较多,这种太阳风被称为“扰动太阳风”。扰动太阳风对地球的影响很大,当它抵达地球时,往往引起很大的磁暴与强烈的极光,同时也产生电离层骚扰。太阳风的存在,给我们研究太阳以及太阳与地球的关系提供了方便。
太阳光
地球上除原子能和火山、地震、潮汐以外,太阳能是一切能量的总源泉。
到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。在地球位于日地平均距离处时,地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量,称为太阳常数。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法和技术不同,得到的太阳常数值不同。世界气象组织 (WMO)1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2。如果将太阳常数乘上以日地平均距离作半径的球面面积,这就得到太阳在每分钟发出的总能量,这个能量约为每分钟2.273×10^28焦。(太阳每秒辐射到太空的热量相当于一亿亿吨煤炭完全燃烧产生热量的总和,相当于一个具有5200万亿亿马力的发动机的功率。太阳表面每平方米面积就相当于一个85000马力的动力站。)而地球上仅接收到这些能量的22亿分之一。太阳每年送给地球的能量相当于100亿亿度电的能量。太阳能取之不尽,用之不竭,又无污染,是最理想的能源。地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长 0.15~4.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区(波长0.4~0.76微米),7%在紫外光谱区(波长<0.4微米),43%在红外光谱区(波长>0.76微米),最大能量在波长 0.475微米处。由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长(约3~120微米)小得多,所以通常又称太阳辐射为短波辐射,称地面和大气辐射为长波辐射。太阳活动和日地距离的变化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化。
太阳每时每刻都在向地球传送着光和热,有了太阳光,地球上的植物才能进行光合作用。植物的叶子大多数是绿色的,因为它们含有叶绿素。叶绿素只有利用太阳光的能量,才能合成种种物质,这个过程就叫光合作用。据计算,整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪,与此同时,还能向空气中释放出近5亿吨的氧,为人和动物提供了充足的食物和氧气。
文学意象
对于人类来说,太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳,没有太阳,地球上就不可能有姿态万千的生命现象,当然也不会孕育出作为智能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖,它带来了日夜和季节的轮回,左右着地球冷暖的变化,为地球生命提供了各种形式的能源。
在人类历史上,太阳一直是许多人顶礼膜拜的对象。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。而在古希腊神话中,太阳神则是宙斯(万神之王)的儿子。
希腊太阳神话
太阳神阿波罗是天神宙斯和女神勒托(Leto)所生之子。神后赫拉(Hera)由于妒忌宙斯和勒托的相爱,残酷地迫害勒托,致使她四处流浪。后来总算有一个浮岛德罗斯收留了勒托,她在岛上艰难地生下了日神和月神。于是赫拉就派巨蟒皮托前去杀害勒托母子,但没有成功。后来,勒托母子交了好运,赫拉不再与他们为敌,他们又回到众神行列之中。阿波罗为替母报仇,就用他那百发百中的神箭射死了给人类带来无限灾难的巨蟒皮托,为民除了害。阿波罗在杀死巨蟒后十分得意,在遇见小爱神厄洛斯(Eros)时讥讽他的小箭没有威力,于是厄洛斯就用一枝燃着恋爱火焰的箭射中了阿波罗,而用一枝能驱散爱情火花的箭射中了仙女达佛涅(Daphne),要令他们痛苦。达佛涅为了摆脱阿波罗的追求,就让父亲把自己变成了月桂树,不料阿波罗仍对她痴情不已,这令达佛涅十分感动。而从那以后,阿波罗就把月桂作为饰物,桂冠成了胜利与荣誉的象征。每天黎明,太阳神阿波罗都会登上太阳金车,拉着缰绳,高举神鞭,巡视大地,给人类送来光明和温暖。所以,人们把太阳看作是光明和生命的象征。
北欧太阳神话
丰侥、兴旺、爱情、和平之神,美丽的仙国阿尔弗海姆的国王。一说他与巴尔德尔同为光明之神,或称太阳神。他属下的小精灵在全世界施言行善。他常骑一只长着金黄色鬃毛的野猪出外巡视。人人都享受着他恩赐的和平与幸福。他有一把宝剑,光芒四射,能腾云驾雾。他还有一只袖珍魔船,必要时可运载所有的神和他们的武器。
中国太阳神话
在中国古典诗歌作品中,太阳意象不仅出现的次数多,而且涉及的内容也十分丰富。它的起源可追溯到原始的太阳崇拜,后来逐渐衍生出皇权、家庭温暖、时间短促、离情别恨等多种含义。
后羿射日
相传上古时期,夏代有穷国的国王是一个名叫后羿的英俊男子。那后羿不仅长得潇洒,而且文武双全,天文、地理无所不知,谋略、武艺无所不精,尤其还射得一手好箭。有穷国在后羿的英明治理下,蒸蒸日上,威震四方。人们丰衣足食,安居乐业,日出而作,日落而息,呈现一派丰盛祥和的景象。
后羿每天处理完国事后,就带上心爱的弓箭(听说此箭乃神灵所赐),到射箭场进行练习,日复一日,年复一年,从未间断。他的箭术已到出神入化、无人能比的地步。
日子在和平、美满中一天天过去,有穷国日趋繁荣。就在人们沉浸在幸福、满足之中时,突然,祸从天降。
那是仲夏的一天,那天早晨和往日并无不同,可到了日出时候,东方一下子升出来十个太阳。人们看着眼前的一切,目瞪口呆。大家清楚,天上挂着十个太阳意味着什么。立时,哭喊着、祈祷声一片。人们用尽各种办法祈求上天开恩,收回多出的九颗太阳,但一切无济于事。一天又一天,田里的庄稼渐渐枯萎,河里的水慢慢干涸,老弱病残者一个接一个地倒下……

太阳

太阳

太阳就是日

太 阳

清晨,当你站在茫茫大海的岸边或登上五岳之首的泰山,眺望东方冉冉升起的一轮红日时,一种蓬勃向上的激情会从心底油然而生。人们热爱太阳,崇拜太阳,赞美太阳,把太阳看作是光明和生命的象征。

太阳在人类生活中是如此的重要,以致人们一直对它顶礼膜拜。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。印度人认为,当第一道阳光照射到恒河时,世界才开始有了万物。而在希腊神话中,太阳神被称为“阿波罗”。他是天神宙斯(Zeus)的儿子,他高大英俊,多才多艺,同时还是光明之神、医药之神、文艺之神、音乐之神、预言之神。他右手握着七弦琴,左手托着象征太阳的金球。

太阳处于太阳系的中心,是太阳系的主宰。它的质量占太阳系总质量的99.865%,是太阳系所有行星质量总和的745倍。所以,她有足够强大的吸引力,带领它大大小小的家族成员围着自己不停地旋转。

太阳是我们唯一能观测到表面细节的恒星。我们直接观测到的是太阳的大气层,它从里向外分为光球、色球和日冕三层。虽然就总体而言,太阳是一个稳定、平衡、发光的气体球,但它的大气层却处于局部的激烈运动之中。如:黑子群的出没,日珥的变化,耀斑的爆发等等。太阳活动现象的发生与太阳磁场密切相关。太阳周围的空间也充满从太阳喷射出来的剧烈运动着的气体和磁场。

天文上太阳的符号是⊙,它象征着宇宙之卵,是生命的源泉。

关 于 太 阳 的 传 说

太阳神阿波罗是天神宙斯和女神勒托(Leto)所生之子。神后赫拉(Hera)由于妒忌宙斯和勒托的相爱,残酷地迫害勒托,致使她四处流浪。后来总算有一个浮岛德罗斯收留了勒托,她在岛上艰难地生下了日神和月神。于是赫拉就派巨蟒皮托前去杀害勒托母子,但没有成功。后来,勒托母子交了好运,赫拉不再与他们为敌,他们又回到众神行列之中。阿波罗为替母报仇,就用他那百发百中的神箭射死了给人类带来无限灾难的巨蟒皮托,为民除了害。阿波罗在杀死巨蟒后十分得意,在遇见小爱神厄洛斯(Eros)时讥讽他的小箭没有威力,于是厄洛斯就用一枝燃着恋爱火焰的箭射中了阿波罗,而用一枝能驱散爱情火花的箭射中了仙女达佛涅(Daphne),要令他们痛苦。达佛涅为了摆脱阿波罗的追求,就让父亲把自己变成了月桂树,不料阿波罗仍对她痴情不已,这令达佛涅十分感动。而从那以后,阿波罗就把月桂作为饰物,桂冠成了胜利与荣誉的象征。每天黎明,太阳神阿波罗都会登上太阳金车,拉着缰绳,高举神鞭,巡视大地,给人类送来光明和温暖。所以,人们把太阳看作是光明和生命的象征。

太 阳 基 本 数 据

日地平均距离
149,598,000千米
半径 696,000千米
质量 1.989×1033克
平均密度 1.409克/立方厘米
有效温度 5,770K
自转会合周期 26.9日(赤道);31.1日(极区)
光谱型 G2V
目视星等 -26.74等
目视绝对星等 4.83等
表面重力加速度 27,400厘米/平方秒
表面逃逸速度 617.7千米/秒
中心温度 约15,000,000K
中心密度 约160克/立方厘米
年龄 50亿年
太 阳 的 结 构

太阳是太阳系的中心天体,是太阳系里唯一的一颗恒星,也是离地球最近的一颗恒星。太阳是一颗中等质量的充满活力的壮年星,它处于银河系内,位于距银心约10千秒差距的悬臂内,银道面以北约8秒差距处。太阳的直径为139.2万千米,是地球的109倍。太阳的体积为141亿亿立方千米,是地球的130万倍。太阳的质量近2000亿亿亿吨,是地球的33万倍,它集中了太阳系99.865%的质量,是个绝对至高无上的“国王”。太阳是个炽热的气体星球,没有固体的星体或核心。太阳从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和大气层。太阳能量的99%是由中心的核反应区的热核反应产生的。太阳中心的密度和温度极高,它发生着由氢聚变为氦的热核反应,而该反应足以维持100亿年,因此太阳目前正处于中年期。太阳大气的主要成分是氢(质量约占71%)与氦(质量约占27%)。

太阳和地球一样,也有大气层。太阳大气层从内到外可分为光球、色球和日冕三层。光球层厚约5000千米,我们所见到太阳的可见光,几乎全是由光球发出的。光球表面有颗粒状结构----“米粒组织”。光球上亮的区域叫光斑,暗的黑斑叫太阳黑子,太阳黑子的活动具有平均11.2年的周期。从光球表面到2000千米高度为色球层,它得在日全食时或用色球望远镜才能观测到,在色球层有谱斑、暗条和日珥,还时常发生剧烈的耀斑活动。色球层之外为日冕层,它温度极高,延伸到数倍太阳半径处,用空间望远镜可观察到X射线耀斑。日冕上有冕洞,而冕洞是太阳风的风源。日冕也得在日全食时或用日冕仪才可观测到。当太阳上有强烈爆发时,太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区。这时,在地球两极则可看见瑰丽无比的极光。

太 阳 光 球 及 其 活 动

光球就是我们实际看到的太阳圆面,它有一个比较清楚的圆周界线。光球的表面是气态的,其平均密度只有水的几亿分之一。光球厚达500千米,极不透明。光球上密密麻麻地分布着极不稳定的斑斑点点,被称为“米粒组织”。米粒组织可能是光球下面气体对流产生的现象。另外,还有超米粒组织,其直径与寿命要大的多。在光球还分布着太阳黑子和光斑,偶尔还会出现白光耀斑。这些活动现象有着相差悬殊的亮度、物理状态和结构。
所谓太阳黑子是光球层上的黑暗区域,它的温度大约为4500K, 而光球其余部分的温度约为6000K。 在明亮的光球反衬下,就显得很黑。

发展完全的黑子是由较暗的核(本影)和围绕它的较亮部分(半影)构成的,形状像一个浅碟。太阳黑子是太阳活动的最明显标志之一。太阳黑子的突出特点是具有强大的磁场,范围从小太阳黑子的500高斯到大太阳黑子的4000高斯不等。黑子最多的年份称太阳活动极大年,最少的年份称太阳活动极小年。太阳黑子的平均活动周期是11.2年。光球上还有一些比周围更明亮的区域,叫光斑。它与黑子常常相伴而生。
太 阳 色 球 及 其 活 动

光球的上界同色球相接,在日全食时能看到。色球层厚约8000千米。太阳具有反常增温现象,从光球顶部到色球顶部再到日冕区,温度不断陡升。色球层有出现在日轮边缘的针状物,它们不断产生与消失,寿命一般只有10分钟。色球上经常出现一些暗的“飘带”,我们称它为暗条 。当它转到日面边缘时,有时象一只耳朵,有时好象腾起的火焰,人们俗称它为日珥。日珥的形态千变万化,可分为宁静日珥、活动日珥和爆发日珥。
太阳色球层有些局部亮区域,我们称它为谱斑。它处于太阳黑子的正上方。有时谱斑亮度会突然增强,这就是我们通常说的耀斑。耀斑释放的能量极其巨大。其巨大的能量来自磁场。

日 冕 与 太 阳 风

太阳最外层的大气称为日冕。日冕延伸的范围达到太阳直径的几倍到几十倍。

在太阳活动极大年,日冕接近圆形;在太阳宁静年则呈椭圆形。

日冕中有大片不规则的暗黑区域,叫冕洞。冕洞是日冕中气体密度较低的区域。冕洞分为三种:极区冕洞,孤立冕洞,延伸冕洞。太阳能以太阳风----物质粒子流的形式失去物质。冕洞是高速太阳风的重要源泉。 日冕物质抛射是发生在日冕的非常宏观庞大的物质和磁场结构,它是大尺度致密等离子体的突然爆发现象。对地球影响最大的莫过于它。当太阳上有强烈爆发和日冕物质抛射时,太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区。这时,地球两极就出现极光。极光的形态千变万化。太阳系内某些具有磁场的行星上也有极光。发生在日冕的耀斑叫X射线耀斑,它的波长只有1~8埃或更短。它直接引起地球电离层骚扰,从而影响地球短波通讯。

太 阳 的 能 量 来 源

太阳的能源问题一向很吸引人。最早有人提出太阳能量是由其自身物质向中心收缩产生的。然而,这样的能源只可维持大约3000万年,而地球上最古老的岩石年龄已有38亿年了。此后的一些假说,同样难以自圆其说。后来人们才知道,太阳能源来自它直径不到50万千米的核心部分,其核心温度极高,压力极大,发生了热核反应:每4个氢原子核结合成一个氦原子核,同时释放出巨大的能量。这一过程足足可以进行100亿年。

太 阳 活 动 预 报

日地空间环境状态的变化对现代生活、生产所依赖的现代尖端技术显得越来越重要。前面已提到,X射线耀斑直接引起地球电离层骚扰,从而影响地球短波通讯。太阳质子事件会危及宇航员和宇宙飞行器上的传感器及控制设备,对在高纬地区飞行的旅客和乘务人员也构成辐射威胁。另外有人统计,剧烈的太阳活动与地震、火山爆发、旱涝灾害、心脏和神经系统疾病的发生及交通事故都有关系。 所以,太阳活动和日地物理预报是非常重要的。太阳活动预报分为长期、中期、短期预报和警报。

日地空间环境作为系统的科学研究对象是在1957年人类进入太空开始的。50至70年代是探索阶段,人们逐步认识到太空环境的重要性。在大量探测的基础上建立了描述环境的静态模式,对一些重大的航天活动做了安全性的预报。80年代以后,在需求的推动下,日地空间环境的研究得到迅速的发展。自1979年开始每隔四年一次的国际日地预报会议均如期举行,规模逐次扩大。为了联合和协调各主要国家的工作,成立了联合的预报中心。总部设在美国,有10个区域警报中心分布于全球。我们北京区域警报中心是其中之一。进入90年代以后科学家们形象地称之为“空间天气。

虽然取得了一些成绩,但预报水平仍亟待提高。
太 阳 系 的 由 来

太阳系起源包含两个基本问题:太阳系中形成行星的物质从何而来和行星是怎样形成的。围绕这两个问题,产生了各种各样的学说。

1755年,德国哲学家康德(Immanuel Kant)首先提出了太阳系起源的星云假说。他认为,太阳系是由原始星云按照万有引力定律演化而成。在这个原始星云中,大小不等的固体微粒在万有引力的作用下相互接近,大微粒吸引小微粒形成较大的团块,团块又陆续把周围的微粒吸引过来,这样,团块越来越大,而“天体在吸引最强的地方开始形成”。引力最强的中心部分吸引的物质最多,先形成太阳。外面的微粒在太阳吸引下向其下落时,与其它微粒碰撞而改变方向,变成绕太阳作圆周运动;运动中的微粒又逐渐形成引力中心,最后凝聚成朝同一方向转动的行星。41年后,法国著名的数学家和天文学家拉普拉斯(Pierre Simon Laplace)也独立提出了关于太阳系起源的星云假说。与康德的星云说不同之处在于,他认为太阳系是由炽热气体组成的星云形成的。气体由于冷却而收缩,因此自转加快,离心力也随之增大,于是星云变得十分扁平。在星云外缘,离心力超过引力的时候便分离出一个圆环,这样反复分离成许多环。圆环由于物质分布不均匀而进一步收缩,形成行星,中心部分形成太阳。继星云说之后,又相继出现了“灾变说”、“俘获说”等理论。

随着现代天体物理学和物理学的发展,特别是恒星演化理论的建立,产生了现代星云说,并逐渐占了主导地位。现代星云假说根据观测资料和理论计算,提出它的主要观点:太阳系原始星云是巨大的星际云瓦解的一个小云,一开始就在自转,并在自身引力作用下收缩,中心部分形成太阳,外部演化成星云盘,星云盘以后形成行星。目前,现代星云说又存在不同学派,这些学派之间还存在着许多差别,有待进一步研究和证实。
日 食—瑰丽的自然景观

日食,特别是日全食,是天空中颇为壮观的景象。如果在晴朗的天气发生日全食,人们可以看到:好端端一个圆圆的太阳,它的西边缘开始缺掉一块(实际上是被月影遮住),所缺的面积逐渐扩大,当太阳只剩下一个月牙形时,天色逐渐昏暗下来,如同夜幕降临。当太阳全被遮住时,夜幕完全笼罩大地。突然,在原来太阳位置四周喷射出皎洁悦目的淡蓝色的日冕和红色的日珥。此后,太阳西边缘又露出光芒,大地重见光明,太阳圆面上被遮的部分逐渐减少,太阳渐渐恢复了本来面貌。
仔细观察,在全食即将开始或结束时,太阳圆面被月球圆面遮住,只剩下一圈弯弯的细线时,往往会出现一串发光的亮点,像是一串晶莹剔透的珍珠。这是由于月球表面高低不平的山峰像锯齿一样把太阳发出的光线切断造成的。英国天文学家倍利(Berrie)于1838年和1842年首先描述并研究了这种现象,所以称为倍利珠。
日 食 成 因

我们知道,月球是围绕地球转动的,地球又带着月球一起绕着太阳公转,当月球运行到太阳和地球之间,三者差不多成一直线时,月影挡住了太阳,于是就发生了日食。月影有本影、伪本影(本影的延长部分)和半影之分。在月亮本影扫过的地方,那里太阳光全部被遮住,所看到的是日全食;在半影扫过的地方,月球仅遮住日面的一部分,这时看到的是日偏食。有时,月球本影达不到地面,它延伸出的伪本影扫到地面,此时太阳中央的绝大部分被遮住,在周围留有一圈明亮的光环,这就是日环食。天文学家称环食和全食为中心食。中心食的过程中必然会发生日偏食。
日食一定发生在朔日,即农历初一,但不是所有的朔日都会发生日食。这是因为月球绕地球运动的轨道平面(白道面)和地球绕太阳运转的轨道平面(黄道面)并不是重叠在一起的,而是有一个平均大约为5°09′的倾角。所以在大多数的朔日里,月球虽然运行到太阳和地球之间,但月影扫不到地面而不会发生日食。据统计,世界上每年至少要发生两次日食,最多时可达5次。月球的本影或伪本影在地面扫过的区域称为日食带。日食带的宽度一般为几十千米至二三百千米,因此,平均要二三百年才有机会在某一地区看到一次日全食。1997年3月9日,中国黑龙江北端看到了一次日全食,这是本世纪在中国能看到的最后一次日全食。1999年8月11的日全食,是本世纪陆地地区可见的最后一次日全食,全食带从大西洋西海岸,经大西洋、英国南端、法国、德国,到西亚、印度北部和孟加拉湾。其中罗马尼亚的布加勒斯特附近全食时间最长,是观看这次日食最好的地区。
中国古代日食观测

在科学不发达的古代,人们不明白日食发生的原因,以为太阳被“天狗”吃掉了。因此,每当发生日食,人们都非常恐慌,敲盆击鼓要把“天狗”轰走。古代统治者把日食看作是上天的警告,因此对日食观测很重视,设有专门机构和官员负责。相传公元前2000多年的中国夏代,有一位叫羲和的天文官员因沉缅酒色,漏报了日食,被斩首。据说此后再也没有一个天文官员敢在观测时玩忽职守了。

由于历代都有专门的观测者,因而中国古代留下的日食记录是很丰富的。根据统计,到清代为止,不算甲骨文,只是史书记载的日食就有1000次以上,这是一份十分宝贵的科学遗产。其中最早的一次发生在大禹三年,在平定三苗之乱时发生日食,由此推算出的年代为公元前1912年,即距今3911年了。

由于日光十分强烈,除了日全食之外,是无法用眼睛直接观测太阳的。公元前1世纪,有一个叫京房的人采取了一种很巧妙的观测日食的方法。他将一盆水放在院子里,日食时去观察水中映出的太阳,从而避免了眼睛直接接触阳光而被灼伤。后来,人们用油代替水,进一步减少了日光的刺激。13世纪,元代大天文学家郭守敬发明了一种叫仰仪的半球形仪器,里面有刻度,可以比较准确地测定各个食相的时刻,并估计出食分。到了17世纪,望远镜传入了中国,崇尚西学的科学家徐光启用它观测日食,观测精度有了大幅度提高。

因为日食计算涉及到太阳和月球的运动,

现 代 日 食 观 测

在历史上,人们利用日全食时月影挡住日面的特殊条件,观测色球和日冕,取得了重要科学发现。现在,我们虽然已具备了平时观测太阳色球和日冕的若干手段,但还不能完全取代日全食的观测。最精细的日冕照片仍然是在日全食时拍下的;日全食时拍摄的闪光光谱,仍然是建立太阳光球、色球和日冕大气模型的重要观测资料。因此,在每次发生日全食时,天文学家总是千方百计地前去观测。

近50年来,对太阳的射电观测极大地推动了太阳物理学的进展,但是射电观测分辨率低,很难分辨日面上的细节。而在日食时,天文学家可以根据不同时刻月面掩日面的程度,及射电望远镜记录的变化,来判断射电源的准确位置,获取高分辨率的太阳射电观测资料。另外,与光学观测相比,射电望远镜还占有两大优势:首先人们感兴趣的是日食时月球掩食日面的过程,而不是日面被全掩的瞬间,所以偏食、环食同样具有观测价值;其次,光学观测日食的成功率不大,天气不佳或者日食过程中掠过日面的一片浮云都会使观测前功尽弃。射电观测则受天气影响很小。20世纪70年代中期以前,有关太阳射电的知识大部分是通过日食观测得到的。
日 全 食 与 相 对 论

爱因斯坦(Albert Einstein)是20世纪最伟大的科学家。提起爱因斯坦人们就会联想到相对论。相对论中有一个重要的推论就是:物质都有质量,质量产生引力。光线在经过物体近旁时会因引力作用而发生偏转。通常光线经过的物体质量很小,所以偏转极微,近乎是条直线。当光线 通过质量足够大的物体时,偏转效应便会显示出来。太阳是个质量很大的物体,若有天体的光线从太阳近旁经过,应该发生可以检测出来的位置偏移。1916年爱因斯坦计算出恒星光在太阳近旁通过时偏转角度是1.75角秒。验证的方法就是利用日全食时拍摄太阳近旁恒星的照片,再用它与半年前或半年后太阳不在这个天区时的照片作非常精密的恒星位置测量比较,看看这些星的位置是否发生了微小的变化。

正好1919年5月29日将在南美洲和非洲发生一次日全食。为了验证相对论,英国格林尼治天文台和剑桥大学天文台分别派出了日食远征队到巴西和西非观测。两地的观测都非常成功。得到太阳近旁恒星位置移动的数量分别是1.98角秒和1.61角秒。考虑到观测过程中可能发生的各种误差,这样的数值已经非常接近理论值。这是日食观测史上最值得纪念的一次天文事件。

接着1922年9月21日东非和澳洲发生日全食,又有几支日食远征队观测成功。拍摄到的星像经过精密测定得出恒星位置偏移量为1.72角秒,与爱因斯坦所计算的理论值只差0.03角秒。以后,每逢日全食天文学家还在不断观测,结果都与理论值非常接近。日全食观测结果证明爱因斯坦的相对论是经得起考验的科学理论。


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