度越低,而太陽大氣的情況卻截然相反,光球頂部接近色球處的溫度差不多是4300℃,到了色球頂部溫度竟高達幾萬度,再往上,到了日冕區溫度陡然升至上百萬度。人們對這種反常增溫現象感到疑惑不解,至今也沒有找到確切的原因。 在色球上人們還能夠看到許多騰起的火焰,這就是天文上所謂的“日珥”。日珥是迅速變化著的活動現象,一次完整的日珥過程一般為幾十分鐘。同時,日珥的形狀也可說是千姿百態,有的如浮雲煙霧,有的似飛瀑噴泉,有的好似一彎拱橋,也有的酷似團團草叢,真是不勝枚舉。天文學家根據形態變化規模的大小和變化速度的快慢將日珥分成寧靜日珥、活動日珥和爆發日珥三大類。最為壯觀的要屬爆發日珥,本來寧靜或活動的日珥,有時會突然"怒火沖天",把氣體物質拼命往上拋射,然後回轉著返回太陽表面,形成一個環狀,所以又稱環狀日珥。 太陽是距離地球最近的恆星,是太陽系的中心天體。體積是地球的130萬倍。銀河系的一顆普通恆星。與地球平均距離14960萬千米,直徑139萬千米,平均密度1.409克/, 質量1.989×10^33克, 表面溫度5770開,中心溫度1500萬開。 火山爆發的總能量,或相當於上百億枚百噸級氫彈的爆炸;而一次較大的耀斑爆發,在一二十分鐘內可釋放10的25次冪焦耳的巨大能量。 除了日面局部突然增亮的現象外,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;耀斑所發射的輻射種類繁多,除可見光外,有紫外線、x射線和伽瑪射線,有紅外線和射電輻射,還有沖擊波和高能粒子流,甚至有能量特高的宇宙射線。 耀斑對地球空間環境造成很大影響。太陽色球層中一聲爆炸,地球大氣層即刻出現缭繞余音。耀斑爆發時,發出大量的高能粒子到達地球軌道附近時,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,以及電視台、電台廣播,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,並干擾地球磁場而引起磁暴。 此外,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。正因為如此,人們對耀斑爆發的探測和預報的關切程度與日俱增,正在努力揭開耀斑的奧秘。
光斑(譜斑)
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,常常可以發現:在光球層的表面有的明亮有的深暗。這種明暗斑點是由於這裡的溫度高低不同而形成的,比較深暗的斑點叫做“太陽黑子”,比較明亮的斑點叫做“光斑”。光斑常在太陽表面的邊緣“表演”,卻很少在太陽表面的中心區露面。因為太陽表面中心區的輻射屬於光球層的較深氣層,而邊緣的光主要來源光球層較高部位,所以,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”。不過,與烏雲翻滾,大雨滂沱,狂風卷地百草折的地面風暴相比,“高原風暴”的性格要溫和得多。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℃。許多光斑與太陽黑子還結下不解之緣,常常環繞在太陽黑子周圍“表演”。少部分光斑與太陽黑子無關,活躍在70°高緯區域,面積比較小,光斑平均壽命約為15天,較大的光斑壽命可達三個月。 光斑不僅出現在光球層上,色球層上也有它活動的場所。當它在色球層上“表演”時,活動的位置與在光球層上露面時大致吻合。不過,出現在色球層上的不叫“光斑”,而叫“譜斑”。實際上,光斑與譜斑是同一個整體,只是因為它們的“住所”高度不同而已,這就好比是一幢樓房,光斑住在樓下,譜斑住在樓上。
米粒組織
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公裡~2000公裡。 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,並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雲消煙散還要快,平均壽命只有幾分鐘,此外,近年來發現的超米粒組織,其尺度達3萬公裡左右,壽命約為20小時。 有趣的是,在老的米粒組織消逝的同時,新的米粒組織又在原來位置上很快地出現,這種連續現象就像我們日常所見到的沸騰米粥上不斷地上下翻騰的熱氣泡。 [編輯本段]生命周期 恆星也有自己的生命史,它們從誕生、成長到衰老,最終走向死亡。它們大小不同,色彩各異,演化的歷程也不盡相同。恆星與生命的聯系不僅表現在它提供了光和熱。實際上構成行星和生命物質的重原子就是在某些恆星生命結束時發生的爆發過程中創造出來的。 目前太陽所處的主序星階段,通過對恆星演化及宇宙年代學模型的計算機模擬,已經歷了大約45.7億年。據研究,45.9億年前一團氫分子雲的迅速坍縮形成了一顆第三代第一星族的金牛t星,即太陽。這顆新生的恆星沿著距銀河系中心約27,000光年的近乎圓形軌道運行。 太陽在其主序星階段已經到了中年期,在這個階段它核心內部發生的恆星核合成反應將氫聚變為氦。在太陽的核心,每秒能將超過400萬噸物質轉化為能量,生成中微子和太陽幅射。以這個速度,太陽至今已經將大約100個地球質量的物質轉化成了能量。太陽作為主序星的時間大約持續100億年。 太陽的質量不足以爆發為超新星。在50~60億年後,太陽將轉變成紅巨星,當其核心的氫耗盡導致核心收縮及溫度升高時,太陽外層將會膨脹。當其核心溫度升高到100,000,000k時,將發生氦的聚變而產生碳,從而進入漸近巨星分支。 地球的最終命運還不清楚。太陽變成紅巨星時,其半徑可超過1天文單位,超出地球目前的軌道,是當前太陽半徑的260倍。然而,屆時作為漸近巨星分支恆星,太陽將會由於恆星風而失去當前質量的約30%,因而行星軌道將會外推。僅就此而言,地球也許會幸免被太陽吞噬。然而,新的研究認為地球還是會因為潮汐作用的影響而被太陽吞掉。即使地球能逃脫被太陽熔融的命運,地球上的水將被蒸發而大氣層也會散逸。實際上,即使太陽還是主序星時,它也會逐步變得更亮,表面溫度緩慢上升。太陽溫度的上升將在9億年後導致地球表面溫度升高,造成目前我們所知的生命無法生存。其後再過10億年,地球表面的水將完全消失。 紅巨星階段之後,由熱產生的強烈脈動會拋掉太陽的外殼,形成行星狀星雲。失去外殼後剩下的只有極為熾熱的恆星核,它將會成為白矮星,在漫長的時間中慢慢冷卻和暗淡下去。這就是中低質量恆星的典型演化過程[4]。 [編輯本段]太陽能量 作為一顆恆星太陽,其總體外觀性質是,光度為383億億億瓦,絕對星等為4.8。是一顆黃色g2型矮星,有效溫度等於開氏5800度。太陽與在軌道上繞它公轉的地球的平均距離為149597870km(499.005光秒或1天文單位)。按質量計,它的物質構成是71%的氫、26%的氦和少量重元素。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。由於太陽比其他恆星離我們近得多,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(平均周期;赤道比高緯度自轉得快),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%,相當於赤道半徑與極半徑相差6km(地球這一差值為21km,月球為9km,木星9000km,土星5500km)。差異雖然很小,但測量這一扁平性卻很重要,因為任何稍大一點的扁平程度(哪怕是0.005%)將改變太陽引力對水星軌道的影響,而使根據水星近日點進動對廣義相對論所做的檢驗成為不可信。
太陽風
太陽風是一種連續存在,來自太陽並以200-800km/s的速度運動的等離子體流。這種物質雖然與地球上的空氣不同,不是由氣體的分子組成,而是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。當然,太陽風的密度與地球上的風的密度相比,是非常非常稀薄而微不足道的,一般情況下,在地球附近的行星際空間中,每立方厘米有幾個到幾十個粒子。而地球上風的密度則為每立方厘米有2687億億個分子。太陽風雖然十分稀薄,但它刮起來的猛烈勁,卻遠遠勝過地球上的風。在地球上,12級台風的風速是每秒32.5米以上,而太陽風的風速,在地球附近卻經常保持在每秒350~450千米,是地球風速的上萬倍,最猛烈時可達每秒800千米以上。太陽風從太陽大氣最外層的日冕,向空間持續拋射出來的物質粒子流。這種粒子流是從冕洞中噴射出來的,其主要成分是氫粒子和氦粒子。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”。擾動太陽風對地球的影響很大,當它抵達地球時,往往引起很大的磁暴與強烈的極光,同時也產生電離層騷擾。太陽風的存在,給我們研究太陽以及太陽與地球的關系提供了方便。
太陽光
地球上除原子能和火山、地震以外,太陽能是一切能量的總源泉。 到達地球大氣上界的太陽輻射能量稱為天文太陽輻射量。在地球位於日地平均距離處時,地球大氣上界垂直於太陽光線的單位面積在單位時間內所受到的太陽輻射的全譜總能量,稱為太陽常數。太陽常數的常用單位為瓦/米2。因觀測方法和技術不同,得到的太陽常數值不同。世界氣象組織(wmo)1981年公布的太陽常數值是1368瓦/米2。如果將太陽常數乘上以日地平均距離作半徑的球面面積,這就得到太陽在每分鐘發出的總能量,這個能量約為每分鐘2.273×10^28焦。(太陽每秒輻射到太空的熱量相當於一億億噸煤炭完全燃燒產生熱量的總和,相當於一個具有5200萬億億馬力的發動機的功率。太陽表面每平方米面積就相當於一個85000馬力的動力站。)而地球上僅接收到這些能量的22億分之一。太陽每年送給地球的能量相當於100億億度電的能量。太陽能取之不盡,用之不竭,又無污染,是最理想的能源。地球大氣上界的太陽輻射光譜的99%以上在波長0.15~4.0微米之間。大約50%的太陽輻射能量在可見光譜區(波長0.4~0.76微米),7%在紫外光譜區(波長<0.4微米),43%在紅外光譜區(波長>0.76微米),最大能量在波長0.475微米處。由於太陽輻射波長較地面和大氣輻射波長(約3~120微米)小得多,所以通常又稱太陽輻射為短波輻射,稱地面和大氣輻射為長波輻射。太陽活動和日地距離的變化等會引起地球大氣上界太陽輻射能量的變化。 太陽每時每刻都在向地球傳送著光和熱,有了太陽光,地球上的植物才能進行光合作用。植物的葉子大多數是綠色的,因為它們含有葉綠素。葉綠素只有利用太陽光的能量,才能合成種種物質,這個過程就叫光合作用。據計算,整個世界的綠色植物每天可以產生約4億噸的蛋白質、碳水化合物和脂肪,與此同時,還能向空氣中釋放出近5億噸的氧,為人和動物提供了充足的食物和氧氣。 [編輯本段]文學意象 對於人類來說,太陽無疑是宇宙中最重要的天體。萬物生長靠太陽,沒有太陽,地球上就不可能有姿態萬千的生命現象,當然也不會孕育出作為智能生物的人類。太陽給人們以光明和溫暖,它帶來了日夜和季節的輪回,左右著地球冷暖的變化,為地球生命提供了各種形式的能源。 在人類歷史上,太陽一直是許多人頂禮膜拜的對象。中華民族的先民把自己的祖先炎帝尊為太陽神。而在古希臘神話中,太陽神則是宙斯(萬神之王)的兒子。
希臘太陽神話
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