太阳的结构
太阳内部构成示意图。它的中心是一个巨大的核聚变反应区
太阳是一颗恒星,目前在赫-罗图上度过了主序生涯的一半左右。它的平均密度为水的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。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139.2万千米(约为地球直径的109倍)的热气体(严格说是等离子体)球。
太阳的内部主要可以分为三层,核心区、辐射区和对流区。太阳的能量来源于核心区,核心区是太阳核心部分。辐射区包在核心区外面,这一层的气体也处在高温高压状态下(但低于核心区),粒子间的频繁碰撞使得在核心区产生的能量要经过几百万年才能穿过这一层到达对流区。辐射区的外面是对流区,这一层中的大量气体以对流的方式向外输送能量,能量在对流区的传递要比在辐射区快的多。对流产生的类似气泡的结构就是我们在太阳大气的光球层中所看到的“米粒组织”。
太阳的概况
发生于1991年的日全食,该图由五张单独的照片拼合而成
作为一颗恒星,太阳其总体外观性质是光度383亿亿亿瓦,绝对星等4.8。它是一颗黄色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149597870千米(499.005光秒或1天文单位)。按质量算,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,这是一个奇妙的巧合(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),使得日食看起来特别壮观。
太阳的外形
由于太阳离我们比其他恒星近得多,其视星等达到-26.8,成为地球上所能看到最明亮的天体。太阳每2亿年绕银河系中心公转一周,每25.4天自转一周(这是平均周期,其中赤道比高纬度自转得快)。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6千米(地球这一差值为21千米,月球为9千米,木星9000千米,土星5500千米)。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。其实,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。只是因为它离地球最近,所以看上去是天空中最大最亮的天体。其它恒星离我这是太阳在紫外线波段的照片们都非常遥远,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。
太阳的组成
太阳是由一些普通的气体组成的,其中氢约占71%,氦约占27%,其它元素占2%。太阳的大气层像地球的大气层一样可按不同的高度和不一架喷气客机从巨大的太阳背景中飞过,由ThierryLagault摄于法国巴黎近郊同的性质分成各个圈层即光球、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。太阳的核心区域虽然很小,半径只是太阳半径的1/4,但却是太阳那巨大能量的源头所在。太阳核心的温度极高,达1500万摄氏度,压力也极大,使得由氢聚变为氦的热核反应能够发生,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,才能够传送到太阳光球的底部,并通过光球向外辐射。
太阳黑子
太阳的表面常常会出现黑色的斑点——黑子。在风沙蔽日或阳光微弱的时候,我们甚至用肉眼也能看见黑子。太阳黑子照片。黑色的是太阳黑子,其周围的斑驳特征反映出太阳表面激烈的对流活动黑子其实并不黑,它的温度在4500摄氏度左右,由于它比周围的温度低了1500摄氏度左右,看起来就成了黑色的斑点。黑子其实也不小,小黑子的直径为1000千米左右,大黑子或者是黑子群,直径可达10万千米以上。目前,世界上公认的最早有关黑子的记录,是在我国的史书《汉书·五行志》中。黑子实际上是太阳表面上的风暴,是一个巨大的旋涡状气流。暗黑的本影和在其周围的半影组成了太阳黑子,形状变化巨大,最小的黑子直径只有几百公里,没有半影,而最大的黑子直径比地球的直径还大几倍。黑子的重要特性是它们的磁场强度,黑子越大,磁场强度越高,大黑子的磁场强度可达4000高斯。太阳黑子活动呈周期出现,两次极大年的平均间隔为11.2年,叠加有一个为期80年的低幅度的周期。在黑子群周围常出现耀斑,发出的辐射和粒子同地球磁场和电离层相互作用会使地球上的短波无线电通讯中断并出现极光。
日珥
摄于H-alpha波段的太阳日饵照片
在日全食时,太阳的周围镶着一个红色的环圈,上面跳动着鲜红的火舌,这种火舌状物体就叫做日珥。日珥通常发生在色球层,它像是太阳面的“耳环”一样,由此得名为“日珥”。按运动情况来看,日珥可分为爆发型、宁静型和活动型三大类,如果细分下去还可以分为十几类。宁静日珥在观测时间内似乎是不动的,而活动日珥则老在不停地变化着。它们从太阳表面喷出来,沿着弧形路线又慢慢地落回到太阳表面上。但有的日珥喷得很快、很高,它的物质没有落回日面,而是抛射入宇宙空间了。日珥爆发的高度可以达到几十万千米。1938年爆发了一次最大日珥,顷刻间上升到157万千米的高空,而地球的直径也不过1.3万千米。
太阳神话
太阳神阿波罗是天神宙斯和女神勒托所生之子。神后赫拉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芙妮,要令他们痛苦。达芙妮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,这令达芙妮十分感动。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。