太陽(yang)(Sun)是太陽(yang)系的(de)(de)(de)中心(xin)(xin)天(tian)體,占有(you)太陽(yang)系總體質量(liang)的(de)(de)(de)99.86%。太陽(yang)系中的(de)(de)(de)八大行星(xing)、小行星(xing)、流星(xing)、彗星(xing)、外(wai)海王(wang)星(xing)天(tian)體以及星(xing)際塵埃等(deng),都圍繞著太陽(yang)公(gong)轉(zhuan),而太陽(yang)則圍繞著銀(yin)河系的(de)(de)(de)中心(xin)(xin)公(gong)轉(zhuan)。
太(tai)(tai)陽(yang)是(shi)(shi)位于(yu)太(tai)(tai)陽(yang)系中心的(de)(de)(de)恒星,它幾乎是(shi)(shi)熱(re)等離子體與磁場交(jiao)織著的(de)(de)(de)一個理(li)想(xiang)球體。太(tai)(tai)陽(yang)直徑大(da)約(yue)是(shi)(shi)1392000(1.392×10?)千(qian)米,相當于(yu)地球直徑的(de)(de)(de)109倍;體積大(da)約(yue)是(shi)(shi)地球的(de)(de)(de)130萬倍;其質(zhi)量(liang)大(da)約(yue)是(shi)(shi)2×103?千(qian)克(地球的(de)(de)(de)330000倍)。從(cong)化學組成來(lai)看,現在太(tai)(tai)陽(yang)質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)大(da)約(yue)四分(fen)之三是(shi)(shi)氫,剩下的(de)(de)(de)幾乎都是(shi)(shi)氦(hai),包(bao)括氧、碳、氖、鐵和其他的(de)(de)(de)重元素質(zhi)量(liang)少于(yu)2%,采用核聚(ju)變(bian)的(de)(de)(de)方(fang)式向太(tai)(tai)空(kong)釋(shi)放光和熱(re)。
太陽目(mu)前正在穿越銀(yin)河系內部(bu)邊緣獵(lie)戶(hu)臂的本地泡(pao)區(qu)中的本星際云。在距離(li)(li)地球17光年的距離(li)(li)內有50顆最(zui)(zui)鄰近(jin)(jin)的恒星系(與太陽距離(li)(li)最(zui)(zui)近(jin)(jin)的恒星是稱作比鄰星的紅矮星,大(da)約4.2光年)。
太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)是(shi)一(yi)顆黃矮(ai)星(xing)(光(guang)譜為G2V),黃矮(ai)星(xing)的(de)壽命大(da)致(zhi)為100億年(nian),目前太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)大(da)約45.7億歲。在大(da)約50至60億年(nian)之后,太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)內部(bu)的(de)氫元素幾乎會(hui)全(quan)部(bu)消耗盡,太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)核心將(jiang)(jiang)發生(sheng)坍縮,導致(zhi)溫度(du)上升,這(zhe)一(yi)過程(cheng)將(jiang)(jiang)一(yi)直(zhi)持續到(dao)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)開始把(ba)氦元素聚(ju)(ju)變成碳元素。雖然(ran)氦聚(ju)(ju)變產(chan)生(sheng)的(de)能量比氫聚(ju)(ju)變產(chan)生(sheng)的(de)能量少,但(dan)溫度(du)也更(geng)高,因此太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)外(wai)層(ceng)將(jiang)(jiang)膨脹(zhang),并且把(ba)一(yi)部(bu)分外(wai)層(ceng)大(da)氣釋放到(dao)太(tai)(tai)(tai)空中(zhong)。當轉向新元素的(de)過程(cheng)結束時,太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)質量將(jiang)(jiang)稍微下(xia)降,外(wai)層(ceng)將(jiang)(jiang)延伸到(dao)地球或者火星(xing)目前運行的(de)軌道處(這(zhe)時由于太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)質量的(de)下(xia)降,這(zhe)兩顆行星(xing)將(jiang)(jiang)會(hui)離太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)更(geng)遠)。
太(tai)陽是(shi)在(zai)大(da)約(yue)45.7億(yi)(yi)年前在(zai)一個(ge)坍縮的(de)(de)(de)(de)氫分子云(yun)內形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)。太(tai)陽形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)時(shi)間以兩種方法測量:太(tai)陽目前在(zai)主(zhu)(zhu)序帶上的(de)(de)(de)(de)年齡(ling),使用(yong)恒星演化(hua)和(he)太(tai)初核(he)合成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)電腦模型確認,大(da)約(yue)就是(shi)45.7億(yi)(yi)年。這與放射性定年法得到(dao)的(de)(de)(de)(de)太(tai)陽最古(gu)老的(de)(de)(de)(de)物質(zhi)是(shi)45.67億(yi)(yi)年非常的(de)(de)(de)(de)吻(wen)合。太(tai)陽在(zai)其主(zhu)(zhu)序的(de)(de)(de)(de)演化(hua)階段(duan)已經到(dao)了中年期,在(zai)這個(ge)階段(duan)的(de)(de)(de)(de)核(he)聚變是(shi)在(zai)核(he)心將氫聚變成(cheng)(cheng)(cheng)氦。每秒中有超過400萬噸的(de)(de)(de)(de)物質(zhi)在(zai)太(tai)陽的(de)(de)(de)(de)核(he)心轉化(hua)成(cheng)(cheng)(cheng)能量,產(chan)生中微子和(he)太(tai)陽輻(fu)射。以這個(ge)速率,到(dao)目前為(wei)止(zhi),太(tai)陽大(da)約(yue)轉化(hua)了100個(ge)地球質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)物質(zhi)成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)能量,太(tai)陽在(zai)主(zhu)(zhu)序帶上耗費的(de)(de)(de)(de)時(shi)間總(zong)共大(da)約(yue)為(wei)100億(yi)(yi)年。
太陽(yang)(yang)沒(mei)有足夠的(de)(de)(de)(de)質量爆(bao)發成為超新星,替代的(de)(de)(de)(de)是,在(zai)約50億(yi)年后它(ta)將進入紅(hong)巨(ju)星的(de)(de)(de)(de)階(jie)段,氦核(he)(he)心為抵抗引力而收(shou)縮,同時變熱;緊挨(ai)核(he)(he)心的(de)(de)(de)(de)氫包層因溫度上升而加速聚(ju)變,結果(guo)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)熱量持續增加,傳導(dao)到(dao)外層,使其向外膨(peng)脹。當核(he)(he)心的(de)(de)(de)(de)溫度達到(dao)1億(yi)K時,氦聚(ju)變將開(kai)始進行并(bing)(bing)燃(ran)燒生(sheng)成碳(tan)。由于(yu)此時的(de)(de)(de)(de)氦核(he)(he)心已(yi)經(jing)相(xiang)當于(yu)一個小(xiao)型“白矮星”(電(dian)子簡并(bing)(bing)態(tai)),熱失(shi)控的(de)(de)(de)(de)氦聚(ju)變將導(dao)致氦閃,釋放的(de)(de)(de)(de)巨(ju)大能量使太陽(yang)(yang)核(he)(he)心大幅度膨(peng)脹,解除了(le)電(dian)子簡并(bing)(bing)態(tai),然后核(he)(he)心剩余(yu)的(de)(de)(de)(de)氦進行穩定的(de)(de)(de)(de)聚(ju)變。從外部看,太陽(yang)(yang)將如新星般突然增亮5~10個星等(相(xiang)比(bi)于(yu)此前的(de)(de)(de)(de)“紅(hong)巨(ju)星”階(jie)段),接著體積大幅度縮小(xiao),變得(de)比(bi)原先的(de)(de)(de)(de)紅(hong)巨(ju)星暗淡得(de)多(但(dan)仍將比(bi)現在(zai)的(de)(de)(de)(de)太陽(yang)(yang)亮),直到(dao)核(he)(he)心的(de)(de)(de)(de)碳(tan)逐步累(lei)積,再次(ci)進入核(he)(he)心收(shou)縮、外層膨(peng)脹階(jie)段。這就是漸(jian)近巨(ju)星分支(zhi)階(jie)段。
地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)命運是不確(que)定的(de)(de)(de)(de),當(dang)太(tai)陽(yang)成為(wei)紅巨星(xing)時(shi),其半徑(jing)大約會是現(xian)在的(de)(de)(de)(de)200倍,表(biao)面可(ke)能將膨脹至地(di)球(qiu)現(xian)在的(de)(de)(de)(de)軌道——1AU(1.5×1011m)。然而(er),當(dang)太(tai)陽(yang)成為(wei)漸(jian)近巨星(xing)分(fen)支的(de)(de)(de)(de)恒星(xing)時(shi),由于恒星(xing)風(feng)的(de)(de)(de)(de)作用(yong),它大約已經流(liu)失30%的(de)(de)(de)(de)質量,所以地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)軌道會向外移動。如果只是這樣,地(di)球(qiu)或許(xu)可(ke)以幸(xing)免,但新的(de)(de)(de)(de)研究認(ren)為(wei)地(di)球(qiu)可(ke)能會因為(wei)潮汐的(de)(de)(de)(de)相互(hu)作用(yong)而(er)被太(tai)陽(yang)吞噬掉。但即使地(di)球(qiu)能逃脫(tuo)被太(tai)陽(yang)焚毀的(de)(de)(de)(de)命運,地(di)球(qiu)上的(de)(de)(de)(de)水仍然都會沸騰,大部分(fen)的(de)(de)(de)(de)氣體都會逃逸(yi)入(ru)太(tai)空。
即使太(tai)陽仍(reng)在(zai)主序(xu)帶的(de)(de)現(xian)階段(duan),太(tai)陽的(de)(de)光(guang)度(du)仍(reng)然在(zai)緩慢(man)的(de)(de)增(zeng)加(每10億年約增(zeng)加10%),表面(mian)的(de)(de)溫度(du)也(ye)緩緩的(de)(de)提(ti)升。太(tai)陽過去的(de)(de)光(guang)度(du)比較暗淡,這(zhe)可能是生(sheng)(sheng)命在(zai)10億年前才出現(xian)在(zai)陸地上的(de)(de)原因。太(tai)陽的(de)(de)溫度(du)若依照這(zhe)樣的(de)(de)速率增(zeng)加,在(zai)未來的(de)(de)10億年,地球(qiu)可能會變得太(tai)熱,使水不(bu)再能以液態存(cun)在(zai)于地球(qiu)表面(mian),而使地球(qiu)上所有(you)的(de)(de)生(sheng)(sheng)物趨于滅絕。
繼(ji)紅(hong)巨星(xing)(xing)階段之后,激烈的(de)(de)熱脈動將導致太陽外(wai)層的(de)(de)氣體逃逸(yi),形成行星(xing)(xing)狀星(xing)(xing)云。在外(wai)層被剝離后,唯一留存下來(lai)的(de)(de)就是(shi)恒星(xing)(xing)炙熱的(de)(de)核(he)心(xin)——白矮(ai)星(xing)(xing),并在數(shu)十億年中(zhong)逐漸冷卻和黯淡(dan)。這是(shi)低質(zhi)量與中(zhong)質(zhi)量恒星(xing)(xing)演化的(de)(de)典型。
太(tai)(tai)陽是一個(ge)巨(ju)大而熾熱的(de)(de)(de)氣體星(xing)球。知道了日地距離(li),再從地球上測得太(tai)(tai)陽圓面的(de)(de)(de)視角直徑(jing),從簡單的(de)(de)(de)三(san)角關(guan)系就可以(yi)求出太(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)半徑(jing)為(wei)69.6萬千米,是地球半徑(jing)的(de)(de)(de)109倍。由此可以(yi)算出太(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)體積為(wei)地球的(de)(de)(de)130萬倍。
天(tian)文學(xue)家(jia)根據開(kai)普(pu)勒行星運動的第三定律,利用地球的質量和它環繞(rao)太陽(yang)運轉的軌道半(ban)徑及周期(qi),還(huan)可(ke)以(yi)推(tui)算(suan)出太陽(yang)的質量為1.989×103?千克(ke),這(zhe)個質量是(shi)地球的33萬(wan)倍。并且(qie)集中(zhong)了太陽(yang)系99.86%的質量。但是(shi),即使這(zhe)樣一(yi)個龐然(ran)大物,在茫(mang)茫(mang)宇宙之(zhi)中(zhong),卻也不(bu)過只是(shi)一(yi)顆(ke)質量中(zhong)等的普(pu)通恒星而已。
由(you)太陽(yang)的(de)(de)體(ti)積和質量,可以計算出太陽(yang)平均密度(du)(du)為1.409克/厘米3,約為地球平均密度(du)(du)的(de)(de)0.26倍(bei)。太陽(yang)表面(mian)(mian)的(de)(de)重力(li)加速度(du)(du)等于273.9810米/秒(miao)2,約為地球表面(mian)(mian)重力(li)加速度(du)(du)的(de)(de)28倍(bei),如果一(yi)個人站(zhan)在太陽(yang)表面(mian)(mian),那么他的(de)(de)體(ti)重將會是(shi)在地球上的(de)(de)20倍(bei)。太陽(yang)表面(mian)(mian)的(de)(de)逃逸(yi)速度(du)(du)約617.7公里/秒(miao),任何一(yi)個中性粒子(zi)的(de)(de)速度(du)(du)必須大(da)于這個值,才(cai)能脫離太陽(yang)的(de)(de)吸引力(li)而跑到(dao)宇宙空間(jian)中去(qu)。
太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)只是(shi)宇宙(zhou)中(zhong)(zhong)一顆十分(fen)普通的(de)(de)恒(heng)星,但它(ta)卻是(shi)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)(xi)的(de)(de)中(zhong)(zhong)心天體。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)(xi)中(zhong)(zhong),包含我們的(de)(de)地(di)球在(zai)內的(de)(de)八大(da)行星、一些矮(ai)行星、彗(hui)星和其它(ta)無數的(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)(xi)小天體,都(dou)在(zai)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)強大(da)引(yin)力作用下環繞太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)運行。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)(xi)的(de)(de)疆域龐大(da),僅以冥王(wang)星為(wei)例(li),其運行軌道距離太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)就將近40個(ge)天文單位,也就是(shi)60億千米之遙遠,而實際上太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)(xi)的(de)(de)范圍還要(yao)數十倍于此。
但(dan)是這(zhe)樣一(yi)(yi)個龐大(da)的(de)太陽系家族,在(zai)銀(yin)河系中卻僅僅只是十分普通的(de)滄(cang)海一(yi)(yi)粟(su)。銀(yin)河系擁有至少1000億顆以(yi)上(shang)的(de)恒星(xing),直徑約10萬(wan)光(guang)年(nian)。太陽位于銀(yin)道面(mian)(mian)之北(bei)的(de)獵戶座旋臂上(shang),距離銀(yin)河系中心(xin)約30000光(guang)年(nian),在(zai)銀(yin)道面(mian)(mian)以(yi)北(bei)約26光(guang)年(nian),它一(yi)(yi)方面(mian)(mian)繞著銀(yin)心(xin)以(yi)每秒250公(gong)里的(de)速(su)度旋轉,周(zhou)期大(da)概是2.5億年(nian),另一(yi)(yi)方面(mian)(mian)又相對(dui)于周(zhou)圍恒星(xing)以(yi)每秒19.7公(gong)里的(de)速(su)度朝著織女星(xing)附(fu)近方向運動。太陽也在(zai)自轉,其周(zhou)期在(zai)日(ri)面(mian)(mian)赤道帶約25天(tian);兩極區約為35天(tian)。
太(tai)陽(yang)正在(zai)穿越銀河系內(nei)部邊緣獵(lie)戶臂的本地(di)泡(pao)區(qu)中(zhong)(zhong)的本星(xing)(xing)際云。在(zai)距(ju)離(li)(li)(li)地(di)球17光年(nian)的距(ju)離(li)(li)(li)內(nei)有50顆最(zui)鄰(lin)近的恒(heng)星(xing)(xing)系(距(ju)離(li)(li)(li)最(zui)近的一(yi)顆恒(heng)星(xing)(xing)是(shi)紅矮星(xing)(xing),被稱為比鄰(lin)星(xing)(xing),距(ju)太(tai)陽(yang)大約4.2光年(nian)),太(tai)陽(yang)的質量(liang)在(zai)這些(xie)恒(heng)星(xing)(xing)中(zhong)(zhong)排在(zai)第四。太(tai)陽(yang)在(zai)距(ju)離(li)(li)(li)銀河中(zhong)(zhong)心24000至26000光年(nian)的距(ju)離(li)(li)(li)上繞著銀河公轉,從銀河北極(ji)鳥(niao)瞰(kan),太(tai)陽(yang)沿順時(shi)針軌(gui)道運(yun)行(xing),大約2億2500萬(wan)至2億5000萬(wan)年(nian)繞行(xing)一(yi)周。由于(yu)銀河系在(zai)宇(yu)宙微波背景(jing)輻(fu)射(CMB)中(zhong)(zhong)以550公里(li)/秒的速度朝向(xiang)長蛇座的方向(xiang)運(yun)動,這兩個速度合成之后,太(tai)陽(yang)相(xiang)對于(yu)CMB的速度是(shi)370公里(li)/秒,朝向(xiang)巨(ju)爵座或(huo)獅子座的方向(xiang)運(yun)動。
在(zai)南門(men)二(比鄰星所在(zai)的(de)三合星系統)的(de)位置(zhi)觀看我(wo)們的(de)太陽(yang)時(shi),太陽(yang)則會(hui)成為仙后座(zuo)中一顆視星等(deng)為0.5等(deng)的(de)恒(heng)星。大體來說,仙后座(zuo)的(de)外(wai)形將(jiang)會(hui)從//變成///,太陽(yang)將(jiang)會(hui)位在(zai)仙后座(zuo)ε星的(de)尾端(duan)。
太(tai)陽繞銀河(he)系(xi)中心公(gong)轉,繞銀河(he)系(xi)中心公(gong)轉周期約2.5×10?年。銀河(he)系(xi)中心可能有巨大黑洞,但它周圍布滿了恒(heng)星(xing),所以看(kan)上去象“銀盤”。這些(xie)恒(heng)星(xing)都繞“銀核”公(gong)轉。與地球公(gong)轉不同,這些(xie)恒(heng)星(xing)公(gong)轉每(mei)繞一周離“銀核”會更近。
太陽和其它天體一(yi)樣,也在(zai)圍繞自(zi)己的(de)軸心(xin)自(zi)西向東自(zi)轉(zhuan)(zhuan),但觀測和研究表明(ming),太陽表面(mian)不(bu)(bu)同的(de)緯度處(chu),自(zi)轉(zhuan)(zhuan)速度不(bu)(bu)一(yi)樣。在(zai)赤道處(chu),太陽自(zi)轉(zhuan)(zhuan)一(yi)周需要(yao)25.4天,而在(zai)緯度40處(chu)需要(yao)27.2天,到了(le)兩極地區,自(zi)轉(zhuan)(zhuan)一(yi)周則需要(yao)35天左(zuo)右。這種自(zi)轉(zhuan)(zhuan)方式(shi)被(bei)稱為“較(jiao)差自(zi)轉(zhuan)(zhuan)”。
根(gen)據太陽(yang)活動的(de)相(xiang)對(dui)強(qiang)弱,太陽(yang)可(ke)分(fen)為(wei)(wei)(wei)寧(ning)靜(jing)太陽(yang)和(he)活動太陽(yang)兩大類。寧(ning)靜(jing)太陽(yang)是(shi)一(yi)個理論上假定(ding)寧(ning)靜(jing)的(de)球對(dui)稱(cheng)熱氣體(ti)球,其性質(zhi)只隨半徑(jing)而變,而且在任一(yi)球層(ceng)中(zhong)都是(shi)均勻的(de),其目的(de)在于研究太陽(yang)的(de)總(zong)體(ti)結構和(he)一(yi)般性質(zhi)。在這種假定(ding)下,按照(zhao)由里往外的(de)順序,太陽(yang)是(shi)由核心、輻射區、對(dui)流層(ceng)、光球層(ceng)、色球層(ceng)、日冕層(ceng)構成。光球層(ceng)之下稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)太陽(yang)內部;光球層(ceng)之上稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)太陽(yang)大氣。
太陽(yang)圈(quan)電(dian)流片延(yan)伸(shen)到太陽(yang)系外,結果是來自太陽(yang)的(de)旋轉磁場影響到星際物質中的(de)等離子體。
太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)是(shi)磁(ci)力活(huo)躍(yue)的(de)(de)(de)恒星(xing),它(ta)(ta)支(zhi)撐一個強大(da)、年復一年在變(bian)化的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang),并(bing)且(qie)大(da)約(yue)(yue)每11年環繞著太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)極大(da)期(qi)(qi)反轉(zhuan)它(ta)(ta)的(de)(de)(de)方向太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)磁(ci)場(chang)會導致很多影(ying)響(xiang),稱為(wei)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活(huo)動(dong),包(bao)括(kuo)在太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)表面的(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑子(zi)、太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)耀(yao)斑(ban)、和(he)(he)攜帶(dai)著物(wu)質穿越太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)系(xi)且(qie)不(bu)(bu)斷(duan)變(bian)化的(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)風。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活(huo)動(dong)對(dui)地(di)球(qiu)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)包(bao)括(kuo)在高緯(wei)度(du)的(de)(de)(de)極光(guang),和(he)(he)擾亂無線電通(tong)訊和(he)(he)電力。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)活(huo)動(dong)被認為(wei)在太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)系(xi)的(de)(de)(de)形成和(he)(he)演化扮演了(le)很重(zhong)(zhong)要的(de)(de)(de)角色,太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)因(yin)為(wei)高溫的(de)(de)(de)緣故,所有的(de)(de)(de)物(wu)質都是(shi)氣體和(he)(he)等離(li)子(zi)體,這使得太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)轉(zhuan)速可能在赤道(大(da)約(yue)(yue)25天(tian))較快,而不(bu)(bu)是(shi)高緯(wei)度(du)(在兩極約(yue)(yue)為(wei)35天(tian))太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)因(yin)緯(wei)度(du)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)較差自轉(zhuan)造成它(ta)(ta)的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)線隨著時間而糾纏在一起,造成磁(ci)場(chang)圈從太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)表面噴發(fa)(fa)出來,并(bing)觸(chu)發(fa)(fa)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)形成系(xi)距性的(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)黑子(zi)和(he)(he)日(ri)珥(參見磁(ci)重(zhong)(zhong)聯(lian))。隨著太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)每11年反轉(zhuan)它(ta)(ta)本(ben)身(shen)的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang),這種糾纏創造了(le)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)發(fa)(fa)電機和(he)(he)11年的(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)磁(ci)場(chang)活(huo)動(dong)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)周期(qi)(qi)。
太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)朝(chao)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)本體外更遠處延(yan)伸,磁(ci)化的(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)風等離子(zi)體攜(xie)帶(dai)著太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)進入太(tai)(tai)空,形成(cheng)所(suo)謂的(de)(de)行星(xing)(xing)際磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)由于等離子(zi)體只能沿著磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)線(xian)移(yi)動,離開太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)行星(xing)(xing)際磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)起初是沿著徑向伸展的(de)(de)。因位在太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)赤道上方(fang)(fang)和下方(fang)(fang)離開太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)具有(you)不同的(de)(de)極性(xing),因此在太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)赤道平面(mian)存在著一層薄薄的(de)(de)電(dian)流(liu)(liu)層,稱為太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)圈(quan)電(dian)流(liu)(liu)片(pian)。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)自轉使得遠距(ju)(ju)離的(de)(de)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)和電(dian)流(liu)(liu)片(pian)旋(xuan)轉成(cheng)像(xiang)是阿基米德螺旋(xuan)結構(gou),稱為派克螺旋(xuan)。行星(xing)(xing)際磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)的(de)(de)強(qiang)度遠比太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)偶極性(xing)磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)強(qiang)大。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)(yang)50-400μT的(de)(de)磁(ci)偶極(在光球)隨著距(ju)(ju)離的(de)(de)三次方(fang)(fang)衰減,在地(di)球的(de)(de)距(ju)(ju)離上只有(you)0.1nT。然而依據(ju)太(tai)(tai)空船的(de)(de)觀測,在地(di)球附(fu)近的(de)(de)行星(xing)(xing)際磁(ci)場(chang)(chang)(chang)(chang)是這個數值的(de)(de)100倍(bei),大約是5nT。
從中心到(dao)0.25太(tai)(tai)陽(yang)半徑是太(tai)(tai)陽(yang)發(fa)射巨大能量(liang)的(de)真正源(yuan)頭(tou),也稱為核(he)(he)(he)反應(ying)(ying)區。在(zai)這(zhe)里,太(tai)(tai)陽(yang)核(he)(he)(he)心處溫度高達1500萬度,壓力相(xiang)當(dang)于(yu)3000億(yi)個(ge)(ge)大氣壓,隨時都在(zai)進行著(zhu)四個(ge)(ge)氫(qing)(qing)核(he)(he)(he)聚(ju)變成(cheng)一(yi)個(ge)(ge)氦(hai)核(he)(he)(he)的(de)熱(re)核(he)(he)(he)反應(ying)(ying)。根據(ju)原子核(he)(he)(he)物理學和愛因斯坦的(de)質能轉(zhuan)換關系式E=mc2,每秒鐘有質量(liang)為6億(yi)噸的(de)氫(qing)(qing)經過(guo)熱(re)核(he)(he)(he)聚(ju)變反應(ying)(ying)為5.96億(yi)噸的(de)氦(hai),并釋(shi)放出相(xiang)當(dang)于(yu)400萬噸氫(qing)(qing)的(de)能量(liang),正是這(zhe)巨大的(de)能源(yuan)帶(dai)給了我們光和熱(re),但這(zhe)損失的(de)質量(liang)與太(tai)(tai)陽(yang)的(de)總(zong)質量(liang)相(xiang)比,卻是不值一(yi)提的(de)。根據(ju)對太(tai)(tai)陽(yang)內部氫(qing)(qing)含量(liang)的(de)估計(ji),太(tai)(tai)陽(yang)至少還有50億(yi)年(nian)的(de)正常壽(shou)命。
0.25太(tai)(tai)陽半(ban)(ban)徑~0.86太(tai)(tai)陽半(ban)(ban)徑是(shi)太(tai)(tai)陽輻射區,它包(bao)含了各(ge)種電磁輻射和粒子流。輻射從內部向外(wai)部傳(chuan)遞過程(cheng)(cheng)是(shi)多次被物(wu)質吸收而(er)又再次發射的過程(cheng)(cheng)。從核反應區到太(tai)(tai)陽表面(mian)的行程(cheng)(cheng)中(zhong),能量依(yi)次以X射線(xian)、遠紫外(wai)線(xian)、紫外(wai)線(xian),最后是(shi)可見光的形式向外(wai)輻射。太(tai)(tai)陽是(shi)一個取之(zhi)難(nan)盡,用之(zhi)不竭的能量源泉。
對流層是輻射區的(de)外側區域(yu),其厚度(du)約有十幾萬(wan)千米,由于這里的(de)溫(wen)度(du)、壓(ya)力(li)和密(mi)度(du)梯度(du)都很大,太陽(yang)氣體呈對流的(de)不穩(wen)定狀態。使物質(zhi)的(de)徑(jing)向對流運(yun)動強烈,熱(re)的(de)物質(zhi)向外運(yun)動,冷的(de)物質(zhi)沉(chen)入(ru)內(nei)(nei)部,太陽(yang)內(nei)(nei)部能量就是靠物質(zhi)的(de)這種(zhong)對流,由內(nei)(nei)部向外部傳(chuan)輸。
太陽光球以上的(de)部(bu)(bu)分統稱(cheng)為(wei)太陽大(da)氣層,跨過(guo)整個電磁頻譜,從無線電、可(ke)見光到伽(jia)馬射線,都可(ke)以觀察它們(men)分為(wei)5個主(zhu)要的(de)部(bu)(bu)分:溫度極小區(qu)、色球、過(guo)渡(du)區(qu)、日(ri)冕、和太陽圈,太陽圈可(ke)能是太陽大(da)氣層最(zui)稀薄的(de)外緣并且延伸到冥王(wang)星(xing)軌(gui)道之外與星(xing)際物質交界(jie),交界(jie)處稱(cheng)為(wei)日(ri)鞘,并且在那兒形成剪切的(de)激波(bo)前緣。色球、過(guo)渡(du)區(qu)和日(ri)冕的(de)溫度都比(bi)太陽表(biao)面高,原(yuan)因還沒有(you)獲得(de)證(zheng)實,但證(zheng)據指向(xiang)阿爾文(wen)波(bo)可(ke)能攜帶了(le)足夠的(de)能量將日(ri)冕加熱。
對流(liu)層(ceng)(ceng)上(shang)面的(de)太陽大氣,稱為(wei)太陽光(guang)球。光(guang)球是一層(ceng)(ceng)不透明的(de)氣體(ti)薄(bo)層(ceng)(ceng),厚度約(yue)500千(qian)米。它確(que)定了太陽非(fei)常清晰的(de)邊界,幾(ji)乎(hu)所有的(de)可見光(guang)都是從(cong)這(zhe)一層(ceng)(ceng)發射出(chu)來(lai)的(de)。
色(se)(se)球(qiu)(qiu)(qiu)位(wei)于(yu)(yu)光(guang)球(qiu)(qiu)(qiu)之上。厚度約2000千米(mi)。太陽的(de)溫(wen)度分布從核心(xin)向(xiang)外直到(dao)(dao)光(guang)球(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng),都是(shi)逐漸下降的(de),但(dan)到(dao)(dao)了(le)色(se)(se)球(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng),卻又反常上升,到(dao)(dao)色(se)(se)球(qiu)(qiu)(qiu)頂部時已達幾(ji)萬度。由于(yu)(yu)色(se)(se)球(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng)發(fa)(fa)出的(de)可見(jian)光(guang)總(zong)量不及光(guang)球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)1%,因(yin)此人們平常看不到(dao)(dao)它。只有在發(fa)(fa)生日(ri)全食時,即食既之前幾(ji)秒種(zhong)或者生光(guang)以后(hou)幾(ji)秒鐘,當(dang)光(guang)球(qiu)(qiu)(qiu)所發(fa)(fa)射的(de)明亮光(guang)線被月影完全遮掩(yan)的(de)短(duan)暫(zan)時間內,在日(ri)面(mian)邊(bian)緣呈現出狹(xia)窄(zhai)的(de)玫(mei)瑰紅(hong)色(se)(se)的(de)發(fa)(fa)光(guang)圈層(ceng),這就是(shi)色(se)(se)球(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng)。平時,科學家們要通過單色(se)(se)光(guang)(波(bo)長為6563埃)色(se)(se)球(qiu)(qiu)(qiu)望(wang)遠鏡才能(neng)觀測到(dao)(dao)太陽色(se)(se)球(qiu)(qiu)(qiu)層(ceng)。
日冕是太陽(yang)大(da)氣的(de)最(zui)外(wai)層(ceng),由高(gao)(gao)溫、低密度(du)的(de)等(deng)離子體(ti)所組成(cheng)。亮(liang)(liang)度(du)微(wei)弱,在白(bai)光(guang)中的(de)總(zong)亮(liang)(liang)度(du)比太陽(yang)圓(yuan)面(mian)亮(liang)(liang)度(du)的(de)百(bai)分之一還低,約(yue)相當(dang)于滿月的(de)亮(liang)(liang)度(du),因此(ci)只有在日全(quan)食時才能展現其(qi)光(guang)彩,平時觀測則要使用(yong)專門的(de)日冕儀。日冕的(de)溫度(du)高(gao)(gao)達百(bai)萬度(du),其(qi)大(da)小和形狀與太陽(yang)活動(dong)有關,在太陽(yang)活動(dong)極大(da)年時,日冕接近圓(yuan)形;在太陽(yang)寧靜年則呈橢圓(yuan)形。自古以來,觀測日冕的(de)傳統方法都是等(deng)待一次罕見的(de)日全(quan)食——在黑暗(an)的(de)天空背景上,月面(mian)把明亮(liang)(liang)的(de)太陽(yang)光(guang)球面(mian)遮掩住,而在日面(mian)周圍(wei)呈現出青白(bai)色的(de)光(guang)區,就是人們期待觀測的(de)太陽(yang)最(zui)外(wai)層(ceng)大(da)氣——日冕。
太(tai)陽(yang)(yang)(yang)圈(quan),從大約20太(tai)陽(yang)(yang)(yang)半(ban)徑(jing)(0.1天(tian)文單位)到太(tai)陽(yang)(yang)(yang)系的(de)(de)(de)邊緣,這一大片環(huan)繞著(zhu)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)空(kong)間充滿(man)了伴隨太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風離開太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)等離子體(ti)。他的(de)(de)(de)內(nei)側(ce)邊界(jie)是太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風成(cheng)為超阿(a)(a)耳芬(fen)波的(de)(de)(de)那層位置-流(liu)(liu)體(ti)的(de)(de)(de)速(su)度(du)超過(guo)(guo)阿(a)(a)耳芬(fen)波。因為訊息(xi)只能以(yi)(yi)阿(a)(a)耳芬(fen)波的(de)(de)(de)速(su)度(du)傳遞(di),所以(yi)(yi)在(zai)這個界(jie)限之(zhi)外的(de)(de)(de)湍流(liu)(liu)和(he)動力(li)學的(de)(de)(de)力(li)量不再能影響到內(nei)部的(de)(de)(de)日(ri)(ri)冕形狀。太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風源源不斷(duan)的(de)(de)(de)進(jin)入(ru)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)圈(quan)之(zhi)中(zhong)并向外吹拂(fu),使得太(tai)陽(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)磁(ci)場(chang)形成(cheng)螺(luo)旋的(de)(de)(de)形狀,直(zhi)到在(zai)距離太(tai)陽(yang)(yang)(yang)超過(guo)(guo)50天(tian)文單位之(zhi)外撞(zhuang)擊到日(ri)(ri)鞘為止。
在2004年12月,旅行者1號探(tan)測器(qi)已穿(chuan)越(yue)過(guo)被認為是日鞘部分(fen)的(de)激波前緣。兩艘(sou)航海家太空船在穿(chuan)越(yue)邊界時都(dou)偵(zhen)測與記錄到能量(liang)超(chao)過(guo)一般(ban)微粒的(de)高能粒子。
陽(yang)(yang)(yang)光是地球(qiu)(qiu)能量的(de)(de)主(zhu)要來源。太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)常數(shu)是在(zai)距離太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)1天(tian)文單(dan)位(wei)的(de)(de)位(wei)置(也就是在(zai)或接近(jin)(jin)地球(qiu)(qiu)),直(zhi)接暴露在(zai)陽(yang)(yang)(yang)光下的(de)(de)每(mei)單(dan)位(wei)面積接收(shou)到的(de)(de)能量,其值約(yue)相當于1,368W/m2(瓦(wa)每(mei)平方(fang)米)。經過大(da)氣層的(de)(de)吸收(shou)后,抵(di)達地球(qiu)(qiu)表面的(de)(de)陽(yang)(yang)(yang)光已經衰(shuai)減——在(zai)大(da)氣清澈且(qie)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)接近(jin)(jin)天(tian)頂的(de)(de)條件下也只(zhi)有約(yue)1,000W/m2。
有許(xu)多種天然的(de)合(he)成過(guo)程(cheng)可以(yi)利(li)用(yong)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)-光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)是植物以(yi)化學的(de)方式(shi)從陽(yang)(yang)光(guang)中擷取能(neng)(neng)量(氧(yang)的(de)釋出(chu)和(he)碳化合(he)物的(de)減少),直接加熱(re)或(huo)使用(yong)太陽(yang)(yang)電池(chi)轉換成電的(de)儀器被使用(yong)在太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)發電的(de)設備上,或(huo)進行其(qi)他的(de)工作(zuo);有時也會使用(yong)集(ji)光(guang)式(shi)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(也就(jiu)是凝聚陽(yang)(yang)光(guang))。儲存在原油和(he)其(qi)它(ta)化石燃料中的(de)能(neng)(neng)量是來自遙遠(yuan)的(de)過(guo)去經由光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)轉換的(de)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)。
太陽的(de)外(wai)層,從它的(de)表(biao)(biao)面向(xiang)下至(zhi)大(da)約200,000公里(或是70%的(de)太陽半(ban)徑),太陽的(de)等離子體已(yi)經不(bu)(bu)夠(gou)稠密或不(bu)(bu)夠(gou)熱不(bu)(bu)再(zai)能經由(you)傳(chuan)導作用有效(xiao)的(de)將內部(bu)的(de)熱向(xiang)外(wai)傳(chuan)送(song);換言之(zhi),它已(yi)經不(bu)(bu)夠(gou)透明了。結果(guo)是,當熱柱攜帶熱物質(zhi)前往表(biao)(biao)面(光球)產生了熱對流。一旦這些物質(zhi)在表(biao)(biao)面變冷,它會(hui)向(xiang)下切(qie)入(ru)對流帶的(de)底(di)部(bu),再(zai)從輻(fu)射帶的(de)頂部(bu)獲(huo)得更多(duo)的(de)熱量(liang)在可見的(de)太陽表(biao)(biao)面,溫度已(yi)經降至(zhi)5700K,而且(qie)密度也(ye)只有0.2公克(ke)/立方(fang)米(mi)(大(da)約是海(hai)平面密度的(de)六千(qian)分之(zhi)一)。
在(zai)對流(liu)帶的(de)熱(re)柱(zhu)形成(cheng)在(zai)太(tai)陽(yang)表(biao)面(mian)上非常重要的(de),像(xiang)是米(mi)粒組織和(he)超(chao)米(mi)粒組織。在(zai)對流(liu)帶的(de)湍流(liu)會(hui)在(zai)太(tai)陽(yang)內(nei)部(bu)(bu)的(de)外圍部(bu)(bu)分造成(cheng)“小尺度”的(de)發電機,這(zhe)會(hui)在(zai)太(tai)陽(yang)表(biao)面(mian)的(de)各處產生磁南極(ji)和(he)磁北極(ji)。太(tai)陽(yang)的(de)熱(re)柱(zhu)是貝納得穴流(liu)因此往往像(xiang)六角型(xing)的(de)棱(leng)鏡。
作為(wei)(wei)(wei)一顆恒星,太(tai)陽,其(qi)總體(ti)外觀性質是,光度為(wei)(wei)(wei)383億(yi)億(yi)億(yi)瓦(wa),絕對星等為(wei)(wei)(wei)4.8。是一顆黃色G2型(xing)矮星,有效溫(wen)度等于(yu)開氏5800度。太(tai)陽與在軌道(dao)上繞它(ta)公轉的(de)地(di)球的(de)平均距離(li)為(wei)(wei)(wei)149597870千米(499.005光秒或1天文單位)。按質量計,它(ta)的(de)物(wu)質構成是71%的(de)氫(qing)、26%的(de)氦和少量較重元素。它(ta)們都是通過核聚變來(lai)釋放能量的(de),根據(ju)理論太(tai)陽最(zui)后核聚變反應(ying)產生的(de)物(wu)質是鐵和銅等金屬。
日地平均的距(ju)離(1天文單位):1.49597870×1011米(1億5千(qian)萬(wan)公里)
日地最遠的距離:1.5210×1011米
日地最近的距離:1.4710×1011米
遠日(ri)點(dian)與近日(ri)點(dian)距離(li)相差500萬千米
視星等:-26.74等
絕對(dui)星等:4.83等
熱(re)星等:-26.82等
絕對熱(re)星等(deng):4.75等(deng)
太陽
日地平均(jun)距離(li) 149,598,000千米
半徑 696,000千(qian)米
質量 1.989×1033克
平均(jun)密(mi)度 1.409克/立(li)方厘米
有效溫度 5,770K
自轉會(hui)合周期 26.9日(ri)(ri)(赤道);31.1日(ri)(ri)(極區)
光譜型 G2V
目視星等(deng) -26.74等(deng)
目視(shi)絕對星等(deng)(deng) 4.83等(deng)(deng)
表(biao)面重(zhong)力加速度(du) 27,400厘米/平方秒
表(biao)面逃(tao)逸速(su)度 617.7千米(mi)/秒
中心溫度(du) 約15,000,000K
中心密度 約160克(ke)/立方厘米
年齡 50億年
表面(mian)面(mian)積(ji) 大(da)約(yue)6.09×1012平(ping)方千米
體積(ji) 大約1.412×101?立方千米(mi)
日冕(mian)層(ceng)溫度 5×200K
發光度(LS) 大約3.827×102?Js?1
太陽壽命(ming) 約100億年
天文符號 ☉
太陽活動周(zhou)期 11.04年(nian)
總(zong)輻射(she)功(gong)率(lv) 3.86×102?瓦特
光球成分(質量)
名稱 所占(zhan)百分比
氫(qing) 73.46%
氦 24.85%
氧 0.77%
碳 0.29%
鐵 0.16%
氖 0.12%
氮 0.09%
硅 0.07%
鎂 0.05%
硫 0.04%
太陽輻射(she)的(de)(de)(de)峰值波長(chang)(500納米)介(jie)于光譜中藍光和(he)綠光的(de)(de)(de)過渡區域。恒星(xing)的(de)(de)(de)溫度與(yu)其(qi)(qi)輻射(she)中占主(zhu)要(yao)地位的(de)(de)(de)波長(chang)有密切關(guan)系(xi)。就太陽來說,其(qi)(qi)表面的(de)(de)(de)溫度大(da)約在5800K。然而,由(you)于人(ren)的(de)(de)(de)眼睛對峰值波長(chang)周圍的(de)(de)(de)其(qi)(qi)它(ta)顏色(se)更敏感,所以太陽看起(qi)來呈現出白(bai)色(se)或(huo)是(shi)黃白(bai)色(se)。
核(he)心是太陽(yang)(yang)內唯一(yi)能經由(you)核(he)聚(ju)變產生(sheng)大量能量的(de)區域,溫度高(gao)達1570萬K。99%的(de)能量產生(sheng)在太陽(yang)(yang)半(ban)徑(jing)的(de)24%以(yi)內,而在30%半(ban)徑(jing)處,核(he)聚(ju)變反應(ying)幾乎完(wan)全停止。
光(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)上最(zui)顯著的(de)現象就(jiu)是太陽黑子(zi),所(suo)謂太陽黑子(zi),只指太陽光(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)上的(de)溫度(du)相對較(jiao)低的(de)區域,其(qi)溫度(du)約為(wei)4500K,而光(guang)球(qiu)(qiu)其(qi)余部分的(de)溫度(du)約為(wei)5777K。
色球厚度約2000千米,太陽的(de)溫(wen)度分布從核(he)心(xin)向外直到光球層(ceng),都(dou)是逐漸下降(jiang)的(de),但(dan)到了色球層(ceng),卻又反常(chang)上升(sheng),到接近頂端的(de)溫(wen)度大(da)約在20000K。
日冕(mian)是太陽大氣的(de)(de)最外層,它(ta)由高溫、低密(mi)度的(de)(de)等(deng)離子體所組成,日冕(mian)的(de)(de)溫度高達百萬度。
太(tai)(tai)(tai)陽看(kan)起(qi)來(lai)很平靜,實(shi)際上無(wu)(wu)時無(wu)(wu)刻不(bu)在(zai)發(fa)生劇烈的活(huo)動(dong)。太(tai)(tai)(tai)陽由里向外分別為(wei)太(tai)(tai)(tai)陽核反應區、太(tai)(tai)(tai)陽對流層、太(tai)(tai)(tai)陽大(da)氣層。其中22億分之一的能量輻(fu)射(she)到地(di)(di)球,成(cheng)為(wei)地(di)(di)球上光和(he)熱的主要來(lai)源(yuan)。太(tai)(tai)(tai)陽表面和(he)大(da)氣層中的活(huo)動(dong)現(xian)象,諸如太(tai)(tai)(tai)陽黑(hei)子、耀斑和(he)日冕物質噴發(fa)(日珥(er))等(deng),會使太(tai)(tai)(tai)陽風大(da)大(da)增強,造成(cheng)許多(duo)地(di)(di)球物理現(xian)象──例如極光增多(duo)、大(da)氣電離層和(he)地(di)(di)磁的變化。
太(tai)陽(yang)活動(dong)(dong)和太(tai)陽(yang)風(feng)(feng)的增強(qiang)還會嚴重干擾(rao)地(di)(di)球上(shang)無線電通(tong)訊及航(hang)天(tian)設備的正常工作,使(shi)衛星上(shang)的精密(mi)電子(zi)儀器遭受損害(hai),地(di)(di)面通(tong)訊網絡、電力控制網絡發生混亂(luan),甚至可能(neng)對航(hang)天(tian)飛機和空間站中宇航(hang)員的生命構成(cheng)威脅。因(yin)此,監測太(tai)陽(yang)活動(dong)(dong)和太(tai)陽(yang)風(feng)(feng)的強(qiang)度,適(shi)時(shi)作出“空間氣象”預報,越來(lai)越顯得重要。
4000年(nian)(nian)(nian)前古時候祖先(xian)肉(rou)眼都看到(dao)(dao)了像3條腿的(de)(de)烏鴉的(de)(de)黑(hei)子(zi),通過一般的(de)(de)光(guang)學(xue)(xue)望遠鏡(jing)觀(guan)(guan)測(ce)太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang),觀(guan)(guan)測(ce)到(dao)(dao)的(de)(de)是光(guang)球層的(de)(de)活(huo)(huo)動(dong)。在(zai)光(guang)球上(shang)常(chang)常(chang)可以(yi)看到(dao)(dao)很多(duo)(duo)黑(hei)色斑點(dian),它(ta)們叫做“太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑(hei)子(zi)”。太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑(hei)子(zi)在(zai)日面(mian)(mian)上(shang)的(de)(de)大(da)小、多(duo)(duo)少、位置和形態(tai)等,每天都不同。太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑(hei)子(zi)是光(guang)球層物質劇(ju)烈運動(dong)而形成的(de)(de)局部(bu)強磁場區域,也(ye)是光(guang)球層活(huo)(huo)動(dong)的(de)(de)重要標志(zhi)。長期觀(guan)(guan)測(ce)太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑(hei)子(zi)就(jiu)會發現,有的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)黑(hei)子(zi)多(duo)(duo),有的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)黑(hei)子(zi)少,有時甚(shen)至幾(ji)天,幾(ji)十天日面(mian)(mian)上(shang)都沒有黑(hei)子(zi)。天文學(xue)(xue)家們早就(jiu)注意到(dao)(dao),太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑(hei)子(zi)從最(zui)(zui)多(duo)(duo)或最(zui)(zui)少的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)到(dao)(dao)下一次(ci)最(zui)(zui)多(duo)(duo)或最(zui)(zui)少的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen),大(da)約相隔(ge)11年(nian)(nian)(nian)。也(ye)就(jiu)是說,太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑(hei)子(zi)有平均11年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)活(huo)(huo)動(dong)周(zhou)期,這也(ye)是整個太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)活(huo)(huo)動(dong)周(zhou)期。天文學(xue)(xue)家把太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑(hei)子(zi)最(zui)(zui)多(duo)(duo)的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)稱(cheng)之為(wei)(wei)“太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)活(huo)(huo)動(dong)峰年(nian)(nian)(nian)”,把太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑(hei)子(zi)最(zui)(zui)少的(de)(de)年(nian)(nian)(nian)份(fen)(fen)稱(cheng)之為(wei)(wei)“太(tai)(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)活(huo)(huo)動(dong)谷(gu)年(nian)(nian)(nian)”。
經(jing)過數世紀(ji)的(de)(de)(de)研究,人類(lei)對太陽(yang)黑子的(de)(de)(de)研究已經(jing)有了一定的(de)(de)(de)成果(guo)。
分為以下幾點:
1.太陽(yang)黑子是太陽(yang)表面溫度相對(dui)較低而顯得(de)黑的區域。
2.黑子會對(dui)地(di)球的(de)磁(ci)場(chang)和電離(li)層產生干(gan)擾,指(zhi)南(nan)針不(bu)能正(zheng)確指(zhi)示方向,動物迷路,無線電通訊(xun)受到嚴(yan)重影響或中斷(duan),直(zhi)接危害飛機、輪船、人造衛星(xing)等通訊(xun)系統安全(quan)。
太(tai)陽黑子活動(dong)的高峰期,太(tai)陽會(hui)發射(she)(she)大量的高能(neng)粒子流與X射(she)(she)線,引(yin)起地(di)球磁暴現象,導致氣候異常,地(di)球上微生物(wu)因此大量繁殖(zhi),這就為流行疾病(bing)提供(gong)了溫床。
同時,太(tai)陽黑子(zi)的活動(dong),還會(hui)引(yin)起生物體物質出現電離現象,引(yin)起感(gan)冒(mao)病(bing)毒中遺傳因子(zi)變(bian)異(yi),或者發生突變(bian)性(xing)的遺傳,產生強感(gan)染力的亞(ya)型流感(gan)病(bing)毒,形(xing)成流行性(xing)感(gan)冒(mao),或者導致人體的生理發生其他復雜的生化反應,影響健康(kang)。
因此,太(tai)陽黑(hei)子(zi)量達到高峰期(qi)時(shi),人類要及早(zao)預防(fang)流行性(xing)疾病。
有趣(qu)的(de)(de)是,一(yi)位瑞(rui)士(shi)天文學家發(fa)(fa)現(xian),太陽黑(hei)子(zi)多的(de)(de)時候(hou),氣候(hou)干燥,農業豐收,黑(hei)子(zi)少的(de)(de)時候(hou),暴雨成災。地(di)震(zhen)工作者發(fa)(fa)現(xian),太陽黑(hei)子(zi)數目增(zeng)多的(de)(de)時候(hou),地(di)球上(shang)的(de)(de)地(di)震(zhen)也多。植(zhi)物學家發(fa)(fa)現(xian),植(zhi)物的(de)(de)生長也隨著太陽黑(hei)子(zi)的(de)(de)出現(xian)而呈現(xian)11年周期的(de)(de)變化,黑(hei)子(zi)多長得快,黑(hei)子(zi)少長得慢。
太(tai)(tai)陽(yang)耀(yao)斑是(shi)(shi)一種劇烈的太(tai)(tai)陽(yang)活動,是(shi)(shi)太(tai)(tai)陽(yang)能量高度集中(zhong)釋放的過程。一般(ban)認為發(fa)生在色球(qiu)層(ceng)中(zhong),所(suo)以也叫“色球(qiu)爆發(fa)”。其主要觀測特征是(shi)(shi),日面上(常在黑子群上空)突然出現迅(xun)速發(fa)展的亮斑閃耀(yao),其壽(shou)命僅在幾(ji)分鐘(zhong)到幾(ji)十分鐘(zhong)之間(jian),亮度上升迅(xun)速,下降較慢。特別是(shi)(shi)在太(tai)(tai)陽(yang)活動峰年,耀(yao)斑出現頻繁且強度變強。
別看它只是一個亮點,一旦出現,簡直(zhi)是一次(ci)(ci)驚天動地(di)的(de)大爆(bao)發。這一增亮釋放的(de)能(neng)量(liang)相(xiang)當(dang)于(yu)10萬(wan)至100萬(wan)次(ci)(ci)強火山爆(bao)發的(de)總能(neng)量(liang),或相(xiang)當(dang)于(yu)上(shang)百億(yi)枚百噸級氫彈(dan)的(de)爆(bao)炸;而(er)一次(ci)(ci)較大的(de)耀斑爆(bao)發,在(zai)一二十分鐘內可釋放10的(de)25次(ci)(ci)冪焦(jiao)耳的(de)巨大能(neng)量(liang)。
除了日面(mian)局部(bu)突(tu)然增(zeng)亮的(de)現(xian)象(xiang)外,耀斑更主要表現(xian)在從射(she)電(dian)(dian)波段直到(dao)X射(she)線(xian)的(de)輻(fu)射(she)通(tong)量(liang)的(de)突(tu)然增(zeng)強(qiang);耀斑所發(fa)射(she)的(de)輻(fu)射(she)種類(lei)繁(fan)多,除可(ke)見光(guang)外,有(you)(you)紫外線(xian)、X射(she)線(xian)和(he)伽瑪射(she)線(xian),有(you)(you)紅外線(xian)和(he)射(she)電(dian)(dian)輻(fu)射(she),還有(you)(you)沖擊波和(he)高(gao)能(neng)(neng)粒子流,甚至有(you)(you)能(neng)(neng)量(liang)特高(gao)的(de)宇宙(zhou)射(she)線(xian)。
耀(yao)斑對(dui)地(di)球(qiu)(qiu)空(kong)間環(huan)境(jing)造成很大(da)影(ying)響。太陽色球(qiu)(qiu)層(ceng)(ceng)中(zhong)一聲爆炸,地(di)球(qiu)(qiu)大(da)氣層(ceng)(ceng)即(ji)刻出(chu)現繚繞余音(yin)。耀(yao)斑爆發(fa)(fa)時,發(fa)(fa)出(chu)大(da)量(liang)的(de)(de)高能(neng)粒子(zi)到(dao)達地(di)球(qiu)(qiu)軌道附(fu)近時,將會嚴重危及宇宙飛行器內的(de)(de)宇航員和儀器的(de)(de)安全(quan)。當耀(yao)斑輻射來到(dao)地(di)球(qiu)(qiu)附(fu)近時,與(yu)大(da)氣分子(zi)發(fa)(fa)生劇烈碰撞,破(po)壞電(dian)(dian)離層(ceng)(ceng),使(shi)它失去反射無(wu)線(xian)電(dian)(dian)電(dian)(dian)波的(de)(de)功能(neng)。無(wu)線(xian)電(dian)(dian)通信尤其是短(duan)波通信,以及電(dian)(dian)視臺、電(dian)(dian)臺廣播,會受(shou)到(dao)干(gan)擾甚至中(zhong)斷(duan)。耀(yao)斑發(fa)(fa)射的(de)(de)高能(neng)帶電(dian)(dian)粒子(zi)流(liu)與(yu)地(di)球(qiu)(qiu)高層(ceng)(ceng)大(da)氣作用,產生極光,并干(gan)擾地(di)球(qiu)(qiu)磁(ci)場而引(yin)起磁(ci)暴。
此外,耀(yao)斑(ban)對氣象和水文等方面也有著不同程(cheng)度(du)的(de)直(zhi)接或間(jian)接影響正因為如此,人們(men)對耀(yao)斑(ban)爆發的(de)探測和預報的(de)關(guan)切(qie)程(cheng)度(du)與日俱增,正在(zai)努力揭開耀(yao)斑(ban)的(de)奧秘。
太(tai)(tai)陽(yang)(yang)光(guang)(guang)(guang)球層(ceng)上比(bi)(bi)周圍(wei)更明(ming)亮的斑(ban)狀(zhuang)組織。用天(tian)文望遠鏡對它觀測時,常(chang)常(chang)可(ke)以發(fa)現:在光(guang)(guang)(guang)球層(ceng)的表(biao)(biao)面有的明(ming)亮有的深暗(an)(an)。這種明(ming)暗(an)(an)斑(ban)點(dian)是(shi)由于這里的溫度高低(di)不同而形成的,比(bi)(bi)較(jiao)深暗(an)(an)的斑(ban)點(dian)叫做“太(tai)(tai)陽(yang)(yang)黑子(zi)”,比(bi)(bi)較(jiao)明(ming)亮的斑(ban)點(dian)叫做“光(guang)(guang)(guang)斑(ban)”。光(guang)(guang)(guang)斑(ban)常(chang)在太(tai)(tai)陽(yang)(yang)表(biao)(biao)面的邊(bian)緣(yuan)“表(biao)(biao)演”,卻(que)很少在太(tai)(tai)陽(yang)(yang)表(biao)(biao)面的中心(xin)區露面。因(yin)為太(tai)(tai)陽(yang)(yang)表(biao)(biao)面中心(xin)區的輻射屬(shu)于光(guang)(guang)(guang)球層(ceng)的較(jiao)深氣層(ceng),而邊(bian)緣(yuan)的光(guang)(guang)(guang)主要(yao)來源光(guang)(guang)(guang)球層(ceng)較(jiao)高部(bu)位,所以,光(guang)(guang)(guang)斑(ban)比(bi)(bi)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)表(biao)(biao)面高些,可(ke)以算得(de)上是(shi)光(guang)(guang)(guang)球層(ceng)上的“高原”。
光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)也是(shi)太(tai)陽上(shang)一(yi)(yi)種強烈風暴,天文學家把它(ta)(ta)戲稱為(wei)(wei)“高(gao)原風暴”。不(bu)(bu)過(guo),與烏云(yun)翻(fan)滾(gun),大雨滂沱,狂(kuang)風卷(juan)地百草折(zhe)的(de)地面風暴相(xiang)比(bi)(bi)(bi),“高(gao)原風暴”的(de)性格(ge)要溫和得多。光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)的(de)亮度只比(bi)(bi)(bi)寧靜光(guang)(guang)(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)略強一(yi)(yi)些,一(yi)(yi)般只大10%;溫度比(bi)(bi)(bi)寧靜光(guang)(guang)(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)高(gao)300℃。許(xu)多光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)與太(tai)陽黑子還結下(xia)(xia)不(bu)(bu)解之(zhi)緣,常常環繞在(zai)(zai)太(tai)陽黑子周圍“表演”。少(shao)部分光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)與太(tai)陽黑子無關,活躍在(zai)(zai)70°高(gao)緯(wei)區(qu)域(yu),面積比(bi)(bi)(bi)較小,光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)平均壽(shou)命(ming)約為(wei)(wei)15天,較大的(de)光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)壽(shou)命(ming)可(ke)達三個月。光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)不(bu)(bu)僅出(chu)現在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)上(shang),色球(qiu)(qiu)層(ceng)上(shang)也有它(ta)(ta)活動(dong)(dong)的(de)場所。當它(ta)(ta)在(zai)(zai)色球(qiu)(qiu)層(ceng)上(shang)“表演”時,活動(dong)(dong)的(de)位置與在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)球(qiu)(qiu)層(ceng)上(shang)露面時大致吻合(he)。不(bu)(bu)過(guo),出(chu)現在(zai)(zai)色球(qiu)(qiu)層(ceng)上(shang)的(de)不(bu)(bu)叫(jiao)“光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)”,而叫(jiao)“譜(pu)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)”。實(shi)際上(shang),光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)與譜(pu)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)是(shi)同(tong)一(yi)(yi)個整(zheng)體,只是(shi)因(yin)為(wei)(wei)它(ta)(ta)們(men)的(de)“住所”高(gao)度不(bu)(bu)同(tong)而已,這就好比(bi)(bi)(bi)是(shi)一(yi)(yi)幢樓(lou)房(fang),光(guang)(guang)(guang)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)住在(zai)(zai)樓(lou)下(xia)(xia),譜(pu)斑(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)住在(zai)(zai)樓(lou)上(shang)。
米(mi)粒(li)組織是(shi)太陽(yang)光球層(ceng)上的一種日面結構。呈多角形(xing)(xing)小顆(ke)粒(li)形(xing)(xing)狀(zhuang),得(de)用天文望遠鏡才能觀測到。米(mi)粒(li)組織的溫度比(bi)米(mi)粒(li)間(jian)區域的溫度約高(gao)300℃,因此(ci),顯得(de)比(bi)較明亮易見。雖說它們是(shi)小顆(ke)粒(li),實(shi)際的直徑也有1000公里(li)~2000公里(li)。
明亮的(de)米粒(li)組(zu)(zu)織很(hen)可能是從對流(liu)層上(shang)升(sheng)(sheng)到光球(qiu)的(de)熱(re)氣(qi)團,不隨(sui)時(shi)間變化且均勻(yun)分布,且呈現激(ji)烈的(de)起(qi)伏運(yun)動。米粒(li)組(zu)(zu)織上(shang)升(sheng)(sheng)到一(yi)定的(de)高(gao)度時(shi)很(hen)快就會變冷,并馬上(shang)沿(yan)著(zhu)上(shang)升(sheng)(sheng)熱(re)氣(qi)流(liu)之間的(de)空隙(xi)處下降;壽(shou)命也(ye)非常(chang)短暫來(lai)去(qu)匆匆,從產生(sheng)到消失,幾乎(hu)比地球(qiu)大氣(qi)層中(zhong)的(de)云消煙散(san)還要快平均壽(shou)命只有幾分鐘,此外,發(fa)現的(de)超米粒(li)組(zu)(zu)織,其(qi)尺度達3萬(wan)公(gong)里(li)左右,壽(shou)命約(yue)為20小時(shi)。
太陽風是(shi)(shi)一種連續(xu)存在,來自太陽并以(yi)(yi)200-800km/s的(de)(de)速度(du)運動(dong)的(de)(de)等離子體流(liu)這種物質雖然與(yu)地球(qiu)上(shang)的(de)(de)空氣不同,不是(shi)(shi)由氣體的(de)(de)分子組成,而是(shi)(shi)由更簡(jian)單的(de)(de)比原子還小一個(ge)層(ceng)次的(de)(de)基(ji)本(ben)粒子——質子和電(dian)子等組成,但它(ta)(ta)們流(liu)動(dong)時所產生的(de)(de)效應與(yu)空氣流(liu)動(dong)十分相似,所以(yi)(yi)稱它(ta)(ta)為太陽風。
當(dang)然(ran),太(tai)陽(yang)風的(de)(de)(de)密度與地(di)球(qiu)上(shang)的(de)(de)(de)風的(de)(de)(de)密度相比,是非常(chang)(chang)非常(chang)(chang)稀(xi)薄而(er)微不足道的(de)(de)(de),一般情況下,在(zai)(zai)地(di)球(qiu)附近的(de)(de)(de)行(xing)星際空間中,每(mei)(mei)立(li)方厘米有幾個到幾十(shi)個粒子。而(er)地(di)球(qiu)上(shang)風的(de)(de)(de)密度則為(wei)每(mei)(mei)立(li)方厘米有2687億(yi)億(yi)個分(fen)(fen)子。太(tai)陽(yang)風雖然(ran)十(shi)分(fen)(fen)稀(xi)薄,但它刮(gua)起來(lai)的(de)(de)(de)猛烈勁卻遠遠勝過地(di)球(qiu)上(shang)的(de)(de)(de)風。在(zai)(zai)地(di)球(qiu)上(shang),12級臺風的(de)(de)(de)風速是每(mei)(mei)秒(miao)(miao)32.5米以上(shang)而(er)太(tai)陽(yang)風的(de)(de)(de)風速,在(zai)(zai)地(di)球(qiu)附近卻經常(chang)(chang)保持在(zai)(zai)每(mei)(mei)秒(miao)(miao)350~450千米,是地(di)球(qiu)風速的(de)(de)(de)上(shang)萬倍,最猛烈時可達每(mei)(mei)秒(miao)(miao)800千米以上(shang)。
太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)(feng)從(cong)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)大氣(qi)最(zui)外層的(de)日冕(mian),向空間持(chi)(chi)續拋射(she)出(chu)(chu)來的(de)物質粒子(zi)(zi)流。這種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)粒子(zi)(zi)流是(shi)從(cong)冕(mian)洞中(zhong)噴(pen)射(she)出(chu)(chu)來的(de),其(qi)主要成分(fen)是(shi)氫(qing)粒子(zi)(zi)和(he)氦粒子(zi)(zi)。太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)(feng)有兩種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong):一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)持(chi)(chi)續不(bu)斷地(di)輻射(she)出(chu)(chu)來,速度較(jiao)(jiao)小,粒子(zi)(zi)含量(liang)也較(jiao)(jiao)少,被稱為“持(chi)(chi)續太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)(feng)”;另一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)是(shi)在太(tai)陽(yang)(yang)(yang)活動時(shi)(shi)輻射(she)出(chu)(chu)來,速度較(jiao)(jiao)大,粒子(zi)(zi)含量(liang)也較(jiao)(jiao)多,這種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)(feng)被稱為“擾(rao)(rao)動太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)(feng)”。擾(rao)(rao)動太(tai)陽(yang)(yang)(yang)風(feng)(feng)對地(di)球的(de)影響(xiang)很(hen)大,當(dang)它抵(di)達地(di)球時(shi)(shi),往往引起很(hen)大的(de)磁(ci)暴與(yu)強烈(lie)的(de)極(ji)光,同時(shi)(shi)也產(chan)生電(dian)離層騷擾(rao)(rao)。
冕(mian)洞(dong)的(de)(de)(de)分(fen)布區(qu)域可達(da)太(tai)陽表面(mian)(mian)多數(shu)地(di)(di)區(qu),尤其是(shi)在(zai)太(tai)陽的(de)(de)(de)兩極地(di)(di)區(qu),科學(xue)家已經發現(xian)冕(mian)洞(dong)內部存在(zai)磁(ci)場線的(de)(de)(de)閉合和開放,如(ru)果磁(ci)場線突然打開或(huo)者閉合,那么太(tai)陽表面(mian)(mian)就會出現(xian)較大范圍的(de)(de)(de)冕(mian)洞(dong)覆蓋現(xian)象,其分(fen)布區(qu)域遠大于兩極地(di)(di)區(qu),冕(mian)洞(dong)形成時可攜帶大量的(de)(de)(de)炙(zhi)熱等離子體,磁(ci)場線開放的(de)(de)(de)區(qu)域可以(yi)看(kan)到冕(mian)洞(dong)的(de)(de)(de)一(yi)些細(xi)節(jie)上(shang)變化,比(bi)如(ru)冕(mian)洞(dong)周圍出現(xian)類似(si)浪花(hua)狀的(de)(de)(de)結構等。
事實上,冕洞分(fen)布(bu)在日冕物(wu)質中密度(du)較低(di)的空間,而(er)且溫度(du)極高,可達到數百萬(wan)度(du)。
太(tai)陽動力學(xue)天文臺目(mu)前正在監(jian)視太(tai)陽表面的異(yi)常變化,太(tai)陽正處于(yu)為期11年的活動周期高峰時(shi)段,未(wei)來(lai)我們還將看到強烈的太(tai)陽耀斑以及(ji)日冕物(wu)質(zhi)拋射等現(xian)象。
這些太陽(yang)活(huo)動的(de)(de)背后(hou)都有(you)磁場因素的(de)(de)介入(ru),對太陽(yang)活(huo)動的(de)(de)判(pan)斷似(si)乎較為困難。科學家還發(fa)現如果冕(mian)洞發(fa)生的(de)(de)區(qu)域分布在(zai)太陽(yang)表面的(de)(de)高緯度地區(qu),那么可形成速度較快的(de)(de)太陽(yang)風。
太陽(yang)上絕(jue)大(da)多數的氫(qing)正逐漸(jian)燃燒轉變為氦,可(ke)以說太陽(yang)正處于最穩定的主序星(xing)階(jie)段。對太陽(yang)這樣質(zhi)量的恒星(xing)而言,主序星(xing)階(jie)段約可(ke)持(chi)續110億(yi)年(nian)。恒星(xing)由于放出光(guang)而慢慢地在收縮,而在收縮過(guo)程中(zhong),中(zhong)心部(bu)分的密度(du)就會(hui)增加,壓力也會(hui)升高,使得氫(qing)會(hui)燃燒得更(geng)厲害,這樣一來溫度(du)就會(hui)升高,太陽(yang)的亮(liang)度(du)也會(hui)逐漸(jian)增強。太陽(yang)自從45億(yi)年(nian)前進入主序星(xing)階(jie)段到如今(jin),太陽(yang)光(guang)的亮(liang)度(du)增強了(le)30%,預計今(jin)后還會(hui)繼續增強,使地球溫度(du)不斷升高。
65億(yi)年(nian)后,當太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主序星(xing)(xing)階(jie)(jie)段(duan)結束(shu)時(shi),預計(ji)太(tai)陽(yang)(yang)光的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)亮度(du)(du)將是如今的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2.2倍,而(er)(er)地球(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平均溫(wen)(wen)度(du)(du)要比如今高(gao)(gao)60℃左右。屆時(shi)就(jiu)算地球(qiu)(qiu)上仍有海水,恐怕也快被蒸發光了。若僅從平均溫(wen)(wen)度(du)(du)來看(kan),火星(xing)(xing)反而(er)(er)會(hui)(hui)(hui)(hui)是最適宜人(ren)類居住(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)球(qiu)(qiu)。在(zai)主序星(xing)(xing)階(jie)(jie)段(duan),因恒星(xing)(xing)自(zi)身引力而(er)(er)造(zao)成收縮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這股向內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力和因燃(ran)燒(shao)而(er)(er)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)向外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力會(hui)(hui)(hui)(hui)互相牽(qian)制而(er)(er)達(da)到(dao)平衡(heng)。但在(zai)65億(yi)年(nian)后,太(tai)陽(yang)(yang)中(zhong)心部(bu)(bu)分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫會(hui)(hui)(hui)(hui)燃(ran)盡,最后只(zhi)剩下其周(zhou)圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)球(qiu)(qiu)殼(ke)狀部(bu)(bu)分有氫燃(ran)燒(shao)。在(zai)球(qiu)(qiu)殼(ke)內(nei)不再燃(ran)燒(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域,由于(yu)抵消引力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)向外的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力減(jian)弱而(er)(er)開始急速收縮,此時(shi)太(tai)陽(yang)(yang)會(hui)(hui)(hui)(hui)越來越亮,球(qiu)(qiu)殼(ke)外側部(bu)(bu)分因受到(dao)影響(xiang)而(er)(er)導致溫(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)(gao)并開始膨(peng)脹,這便是另一(yi)個階(jie)(jie)段(duan)--紅巨(ju)星(xing)(xing)階(jie)(jie)段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開始。紅巨(ju)星(xing)(xing)階(jie)(jie)段(duan)會(hui)(hui)(hui)(hui)持(chi)續(xu)數億(yi)年(nian),其間太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)亮度(du)(du)會(hui)(hui)(hui)(hui)達(da)到(dao)如今的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)2000倍,木星(xing)(xing)和土星(xing)(xing)周(zhou)圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)也會(hui)(hui)(hui)(hui)升(sheng)高(gao)(gao),木星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)衛(wei)星(xing)(xing)以及(ji)作為土星(xing)(xing)特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環都會(hui)(hui)(hui)(hui)被蒸發得無影無蹤,最后,太(tai)陽(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外層部(bu)(bu)分甚(shen)至會(hui)(hui)(hui)(hui)膨(peng)脹到(dao)如今的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地球(qiu)(qiu)軌道附(fu)近。
另一方面,從外層部分會(hui)(hui)(hui)不斷放出(chu)氣體,最終太(tai)陽的(de)質(zhi)量(liang)會(hui)(hui)(hui)減(jian)(jian)至主序星階(jie)段的(de)60%。因太(tai)陽引(yin)力減(jian)(jian)弱之故(gu),行(xing)星開始遠離太(tai)陽。當太(tai)陽質(zhi)量(liang)減(jian)(jian)至原(yuan)來的(de)60%時,行(xing)星和太(tai)陽的(de)距離要比現(xian)在擴(kuo)大(da)70%。這樣一來,雖然水(shui)星和金星被(bei)吞沒的(de)可能性極大(da),但地球(qiu)在太(tai)陽外層部分到(dao)達之前應(ying)該會(hui)(hui)(hui)拉大(da)距離而(er)存活(huo)下(xia)來,火(huo)星和木星型行(xing)星(木星,土星,天(tian)王(wang)星,海王(wang)星)也會(hui)(hui)(hui)存活(huo)下(xia)來。
像太(tai)陽這(zhe)般質量的(de)(de)(de)星(xing)球,在其密(mi)度已變得(de)非常高的(de)(de)(de)中心(xin)部(bu)分(fen)(fen)只(zhi)會(hui)收縮到一定程度,也就是(shi)溫度只(zhi)會(hui)升高到某種程度,中心(xin)部(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)火會(hui)漸(jian)漸(jian)消失(shi)。太(tai)陽逐漸(jian)失(shi)去光芒(mang),膨(peng)脹的(de)(de)(de)外層部(bu)分(fen)(fen)將收縮,冷卻成(cheng)致密(mi)的(de)(de)(de)白矮星(xing)。通過(guo)紅巨星(xing)時代考驗而存留下來的(de)(de)(de)行(xing)星(xing)將會(hui)繼續圍繞太(tai)陽運(yun)行(xing),所有一切都將被凍結(jie),最后(hou)太(tai)陽系迎接的(de)(de)(de)將會(hui)是(shi)寂靜狀態的(de)(de)(de)結(jie)束(shu)。
若太陽這種(zhong)恒星(xing)變(bian)為(wei)白(bai)矮星(xing),每秒自轉一(yi)周。密(mi)度(du)至少為(wei)1.41×1011kg/m3。
太陽受探測歷史
時間(年) 探測器名稱(cheng) 國家 成就
1960-1968 先驅者5-9號 美國 繞(rao)太(tai)陽運行,研究太(tai)陽風、耀斑
1974-1976 太陽神1-2號(hao) 美(mei)德合作 近距離高(gao)速掠(lve)過(guo)太陽表面,測量太陽風與(yu)磁場(chang)
1980 太(tai)陽極大使者 美國 收集了耀斑、太(tai)陽黑子和日珥(er)發出的X射線。伽馬射線、紫外輻射的資(zi)料。
1990 尤利(li)西(xi)斯 美歐合作(zuo) 在太陽極區(qu)上方的太陽風以及(ji)太陽磁場
1991 陽光 日(ri)英美合作 測(ce)量了太陽耀斑(ban)發(fa)出的X射(she)(she)線和伽馬射(she)(she)線以(yi)及耀斑(ban)爆發(fa)前的狀況
1995 SOHO 美歐合作(zuo) 研究太陽內(nei)部(bu)結構和表面發生的事件
1998 TRACE 美(mei)國 了解太陽(yang)磁場與日冕加熱之間(jian)的聯(lian)系(xi)
2006 STEREO 美國 全(quan)方位提供太陽(yang)(yang)爆發和(he)太陽(yang)(yang)風(feng)的星系
2010 SDO 美國 預測太(tai)陽活動對地球的影響
2018 Parker Solar Probe 美國 探索太陽運行(xing)機制
2021 羲和號 中(zhong)國 2021年10月14日(ri)18時(shi)51分,中(zhong)國在太(tai)原衛星(xing)(xing)發射中(zhong)心采用長征二號丁運載火箭,成功發射首(shou)顆太(tai)陽探(tan)測(ce)科學(xue)技術試(shi)驗衛星(xing)(xing)“羲和號”,實現(xian)中(zhong)國太(tai)陽探(tan)測(ce)零的突破。
2021 風云(yun)三號E星 中國 空間日冕探測
2022 空(kong)間新技術試驗衛(wei)星(xing) 中國 太陽過(guo)渡區的探測
2021年(nian)9月2日,中國(guo)“黎明星”風云三號E星(以(yi)下簡稱(cheng)“E星”)發布(bu)首批(pi)高精度、多波段太(tai)陽(yang)(yang)圖(tu)像。在太(tai)陽(yang)(yang)極紫外動畫圖(tu)像上,太(tai)陽(yang)(yang)最外層(ceng)大(da)氣——日冕數天內的變化被精準捕捉,太(tai)陽(yang)(yang)活(huo)動區、冕洞等也清晰可見(jian)。
這段(duan)風(feng)云三號(hao)E星太(tai)陽極紫外圖像做成(cheng)的(de)動畫展示(shi)了日(ri)(ri)冕(mian)2021年(nian)8月24日(ri)(ri)至31日(ri)(ri)的(de)變化(hua),隨(sui)著太(tai)陽緩緩地自轉,太(tai)陽上的(de)活動區、冕(mian)洞等特(te)征也(ye)一一呈(cheng)現在我們面前,宛若(ruo)一幅壯美(mei)的(de)畫卷。耀斑類似于地球上的(de)閃電。
2022年3月(yue),歐洲航(hang)天局發布了(le)(le)一張太陽(yang)的高分辨(bian)率圖(tu)像(xiang),號稱(cheng)有史以來最高分辨(bian)率的太陽(yang)圖(tu)像(xiang),大(da)小(xiao)(xiao)為56.26MB。這是(shi)太陽(yang)軌道飛行(xing)器在大(da)約7500萬公里的距(ju)離在極紫外(wai)光下看到的太陽(yang)。該圖(tu)像(xiang)是(shi)3月(yue)7日(ri)由極紫外(wai)成像(xiang)儀(EUI)儀器的高分辨(bian)率望遠鏡拍(pai)(pai)攝,將25張單(dan)幅圖(tu)像(xiang)進行(xing)了(le)(le)拼接,每張圖(tu)像(xiang)拍(pai)(pai)攝耗時(shi)10分鐘,總共(gong)花了(le)(le)4個多小(xiao)(xiao)時(shi)。
2022年8月30日,中國首顆太(tai)(tai)陽探(tan)測科學技術試驗衛星“羲和號”在國際上首次實現了對太(tai)(tai)陽Hα(氫阿(a)爾法)波(bo)段的(de)光(guang)譜掃描成像(xiang)(xiang),記錄(lu)了太(tai)(tai)陽活(huo)動在光(guang)球層和色(se)球層的(de)響應過程(cheng),通(tong)過一次掃描,可(ke)獲取376個波(bo)長(chang)位置的(de)太(tai)(tai)陽圖像(xiang)(xiang),不(bu)同波(bo)長(chang)對應了光(guang)球和色(se)球不(bu)同層次的(de)太(tai)(tai)陽大氣(qi)。根據這(zhe)些譜線的(de)精細結構,可(ke)反演(yan)出高精度(du)的(de)全日面色(se)球和光(guang)球多普勒(le)速度(du)場,發生在太(tai)(tai)陽大氣(qi)中的(de)活(huo)動可(ke)被(bei)詳細記錄(lu)到,進而(er)研(yan)究太(tai)(tai)陽活(huo)動的(de)物(wu)理(li)過程(cheng)。