太阳的结构

光辉灿烂的太阳,永不停歇地向外发射着巨大的能量。那么,太阳的能量来自哪里？太阳的里里外外究竟什么样？

天文学家根据太阳的距离确定出它的直径为139万千米,是地球的109倍,体积则是地球的130万倍。太阳是一个炽热发光的气体团,根据太阳大气不同深度的不同性质和特征,天文学家把它从里向外分为几个层次。

太阳的中心部分称为日核,它的半径大约为0.25个太阳半径。日核虽然不算大,但太阳的大部分质量都集中在这里,而且太阳的光和热也都是从这里产生的,温度高达1500万K。 理论研究表明,这些光和热是在氢原子核聚变为氦的过程中释放出来的,因此,日核也叫做“核反应区”。太阳的主要成分是氢,为氢核聚变反应提供了足够的燃料。

日核外面的一层称为辐射区,日核产生的能量通过这一区域,以辐射的形式向外传出。它的范围从0.25个太阳半径到0.86个太阳半径处。这里的温度比太阳核心低得多,大约为70万K。

辐射区外的一层称为对流层,太阳大气在这一层中间呈现剧烈的上下对流状态,它的厚度大约10万千米左右。

对流层外是光球。光球就是我们平时所看见的明亮的太阳圆面,我们所说的太阳半径, 就是从太阳中心到光球这一段。光球厚度约500千米。太阳光球的中间部分要比四周亮一些,这叫“太阳临边昏暗”现象。这种现象的产生是由于我们看到的太阳圆面中间部分的光是从温度较高的太阳深处发射出来的,而圆面边缘部分的光则是由温度较低的太阳较浅的层次发出来的。

光球之外是非常美丽的红色的色球层。色球层的厚度大约2000千米,上面布满了大小不一、形态多变的头发状的结构,称为针状体。色球层的温度越往外面越高,最外层的温度高达10万K。平时我们看不到色球层,这是因为地球大气中的分子和尘埃散射了太阳光,使天空变成了蓝色,色球层就淹没在蓝色背景之中了。日全食的时候,当太阳光球被月亮完全遮住的那一瞬间,美丽的色球层就能显露出来。有一种专门对色球进行观测和研究的望远镜,叫色球望远镜,这种望远镜上附加了一种只允许红光通过的滤光器,随时都可以观测太阳色球,这样就不用去等难得一见的日全食了。

日冕是太阳大气最外面的一层,从色球层的边缘向外延伸出,最远可以达到4～5个太阳半径。日冕的亮度只有光球的百分之一,平时根本看不见,只有在日全食的时候,日冕才显露出它的“庐山真面目”。日全食的机会很少,要想平时对日冕进行观测和研究,就需要使用日冕仪了。日冕的温度相当高,太阳光球的温度大约是6000K,越往外温度越高,到了色球和日冕交界的区域,温度达10万K以上,日冕的温度达100万～200万K。在这么高的条件下,所有的物质都成为电离状态。日冕的温度虽高,但是它并不很热,因为日冕中所包含的气体太稀薄了,它的总热量是低的。

太阳的能源在中心部分的日核区,日核产生的能量由里向外传播。照理说太阳的温度应该是越往外越低,从日核到光球也确实是这样。然而,从光球到日冕,太阳大气的温度却是从里到外急剧的增高,太阳外层的色球和日冕的温度比下层的光球高得多。这种反常的现象是什么原因造成的? 这个问题很难解释清楚,曾经困扰了天文学家很长时间。目前比较流行的一种说法认为是从光球以下的对流层中产生的各种波,如声波、重力波等,向上传播到高层大气,并在那里耗散,引起高层大气反常加热,造成了高层大气的高温现象。尽管这些波的能量与来自下层的辐射能相比是很少的,但是由于太阳高层大气密度极低,所以这种附加能量的加热效果非常好。

日冕的形状不是长期固定不变的,它有时大致为圆形,有时呈扁圆形,有时又呈不规则的形状。日冕形状的变化与太阳活动的强弱程度有关系。由于日冕距离太阳较远,所以受到太阳的吸引力也较小。日冕中高温粒子的动能很大,有时它们能够克服太阳的引力形成高速的粒子流跑出来,叫做太阳风。太阳风会对地球造成很多影响,受到人们的关注。