认识太阳
清晨,当太阳从漫天红霞中喷薄而出,把万丈金光洒向大地,一种蓬勃向上的激情,就会油然而生。看到这个充满生机的世界,人们不能不热爱和赞美赐予我们生命和力量的万物主宰——太阳。
对于人类来说,光辉的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。中华民族的先说民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。而在绚丽多彩的希腊神话中,太阳神被称为“阿波罗”。他右手握着七弦琴,左手托着象征太阳的金球,让光明普照大地,把温暖送到人间,是万民景仰的神灵。在天文学中,太阳的符号“⊙”和我们的象形字“日”十分相似,它象征着宇宙之卵。
从天文学的角度释义,它的体积是地球的130多万倍,太阳系的中心天体。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,从地球到太阳上去步行要走3500多年,就是坐飞机,也要坐20多年。平均密度1.409克/立方厘米,质量1.989×10^33克,表面温度5770℃,中心温度1500万℃。由里向外分别为太阳核反应区、太阳辐射区、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。
太阳基本物理参数
半径: 696295 千米.
直径为1.39×106千米
质量: 1.989×10^30 千克
温度: 5770℃(表面) 1560万℃ (核心)
日冕:厚度数百万千米
温度:大约2000000℃
色球层:厚度2000~3000千米
温度5000℃~10000℃
光球层:厚度400千米
温度5000~8000℃
日核:温度达15000000℃
总辐射功率: 3.83×10^26 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<0.4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。
太阳的形成
根据流行的星云说,起初宇宙空间存在着许多巨大的星际云,大约46亿年(另一种说法是50亿年)前,在银河系的盘状体系中,离开中心大约25亿亿千米的地方,存在着一个大小约等于现在太阳直径500万倍的云团。这个云团的成分主要是氢分子,同时含有少量的氦分子和由其他元素构成的尘埃。这个云团因为来自内部物质的引力作用,开始迅速收缩,就如一幢高楼大厦在顷刻之间坍塌。大约40多万年之后,在云团中心形成了一个高温、高压、高密度的气体球,并在其核心触发了由4个氢原子核聚变成1个氦原子核的反应,释放出大量的光和热,它就是太阳。在太阳形成以后不久,残存在太阳周围的一些气体和尘埃,形成了围绕太阳旋转的行星、诸多小行星和彗星等其他太阳系天体,其中包括了地球和月亮。
太阳是由73种元素组成的,其中以氢和氦为主,氢的体积占太阳总体积的78.4%,氦占19.8%,此外还有氧、镁、氮、硅、硫、碳、钙、铁、钠、铝、镍、锌等60多种元素,但它们所占的体积都很小。太阳的中心温度高达1500万~2000万摄氏度,中心压力达3.4多亿亿帕斯卡,太阳内的物质在这样高的温度和压力下,发生着剧烈的核聚变反应,这种核聚变产生的能量就是太阳发光、发热的能量来源。
太阳内部结构
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。太阳的质量相当于地球质量的33万多倍,体积大约是地球的130万倍,半径约为70万公里,是地球半径的109倍多。虽然如此,她在宇宙中也只是一个普通的恒星。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%, 氦约占27%, 其它元素占2%。太阳的内部,太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区、对流区和大气层。
■太阳的核反应区
在太阳平均0.23半径的区域内是太阳的内核,太阳的能量来源于其核心部分。太阳的核心温度高达1500~2000万万摄氏度,压力相当于2500亿个大气压。核心区的气体被极度压缩至水密度的150倍,占太阳全部质量的40%,总体积的15%。这部分产生的能量占太阳产生总能量的90%。太阳每秒钟使用约5亿吨的氢原子参与聚变,每秒钟有七亿吨的氢被转化成氦。在这过程中,约有五百万吨的净能量被释放(大概相当于38600亿亿兆焦耳,3.86后面26个0)。聚变产生的能量通过对流和辐射过程向外传送。核心产生的能量需要通过几百万年才能到达表面。
■辐射区
辐射区包在核心区外面:从太阳0.23~0.7半径的区域称为“辐射输能区”, 温度降到13万摄氏度,密度下降为0.079g/cm3。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经过很久(几百万年)才能穿过这一层到达对流区。
■对流区
辐射区的外面是对流区:0.7~1.0半径之间称为“对流区” ,温度下降到5000℃,密度下降到10-8g/cm3。能量在对流区的传递要比辐射区快的多.这一层中的大量气体以对流的方式向外输送能量.(有点像烧开水,被加热的部分向上升,冷却了的部分向下降.)对流产生的气泡一样的结构就是我们在太阳大气的光球层中看到的"米粒组织"。
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