
说起太阳我们第一想到的它位于太阳系中心的恒星,通过核聚变产生无时无刻产生着光明与热量,主要以可见光、紫外线和红外线的形式辐射能量顶级配资,是地球上生命最重要的能量来源。
自史前时代以来,太阳对地球的巨大影响就已得到认可。太阳被某些文化视为神。地球的自转及其围绕太阳的轨道是一些太阳历的基础。中华文化中也有很多关于太阳的传说,本文将以科学的视角去全面了解太阳。
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太阳简介与形成太阳是一颗G型主序星,约占太阳系质量的99.86%。太阳的绝对星等为+4.83,估计比银河系中约85%的恒星亮,其中大部分是红矮星。太阳是第一星族星,或富含重元素的恒星。
太阳的半径大约是 695,000千米,是地球半径的109倍,是地球的330,000倍,约占太阳系总质量的99.86%,这些对比数据证明太阳一个非常庞大的天体,是太阳系的老大哥。太阳是迄今为止地球天空中最明亮的天体,这比下一颗最亮的恒星天狼星亮约130亿倍。
太阳的质量约占太阳系总质量的99.86%,太阳的质量大约四分之三由氢组成,其余的四分之一主要是氦,剩下包括氧、碳、氖和铁等重元素,其数量要少得多。太阳最初的化学成分是从形成它的星际介质中继承下来的。太阳中的氢和大部分氦在宇宙的前20分钟由太初核合成产生,而较重的元素在太阳形成之前是由前几代恒星产生,并在恒星生命的最后阶段和超新星等事件中扩散到星际介质中。
太阳大约形成于46亿年前,由一个主要由氢和氦组成的巨大分子云的一部分坍塌而形成,坍塌原因可能是由附近一颗或多颗超新星的冲击波引发的。当分子云的一个碎片坍塌时顶级配资,由于角动量守恒,它也开始旋转,并随着压力的增加而升温。大部分质量集中在中心,而其余的则扁平成一个圆盘,成为行星和太阳系的其它天体;它从周围的圆盘中积累了更多的物质,云层核心的重力和压力产生了大量热量,最终引发了核聚变,人们认为几乎所有的恒星都是通过这个过程形成。
太阳结构与核聚变在太阳的核心,每秒钟将大约6亿吨氢聚变成氦,并在此过程中将400万吨物质转化为能量。这种能量可能需要10,000到170,000年才能逃离核心,是太阳的光和热的来源。
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井上建太阳望远镜(DKIST)拍摄的太阳表面高分辨率影像
太阳没有明确的边界,但其密度随着光球上方高度的增加而呈指数级下降。 为了量测的目的,太阳的半径被认为是从其中心到光球边缘的距离,光球是太阳的明显可见表面。按照这个尺度,太阳是一个近乎完美的球体,扁率估计为百万分之九,这意味着它的极径与赤道直径仅相差10千米。
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日出号的太阳光学望远镜拍摄的太阳过渡区
太阳的大气层由四部分组成:光球(正常情况下可见)、色球、过渡区、日冕和太阳圈。在日全食期间,光球被阻挡,使得日冕可以被我们看到。
太阳发出的光跨越可见光谱,因此当从太空观察或当太阳在高空时,它的颜色是白色。从太空观察时,各波长的太阳辐射在光谱的绿色部分达到峰值。当太阳在天空中的高度非常低时,大气散射会使太阳呈现黄色、红色、橙色或洋红色,在极少数情况下甚至会使太阳呈绿色或蓝色。尽管它是典型的白色,但一些文化在心理上认为太阳是黄色的顶级配资,有些甚至是红色的; 造成这种情况的原因是文化上的,确切的原因是一个比较争议的话题。
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日全食日冕
地球大气层顶部的阳光由大约50%的红外光、40%的可见光和10%的紫外光组成。大气层尤其能过滤掉70%以上的太阳紫外线。 太阳紫外线辐射使地球白天的高层大气电离,产生导电的电离层;来自太阳的紫外线具有防腐特性,可用于消毒工具和水。但它也会导致晒伤,并具有其他生物效应,如产生维他命D和晒黑。它也是皮肤癌的主要原因。紫外线被地球的臭氧层强烈衰减,因此紫外线的数量随着纬度的变化而变化很大,并在一定程度上导致了许多生物适应,包括地球不同地区人类肤色的变化。
太阳磁活动太阳表面有一个变化的恒星磁场。太阳磁场远远超出了太阳本身。导电的太阳风等离子体将太阳磁场带入太空,形成所谓的行星际磁场。
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太阳磁场
太阳黑子是太阳光球上的暗斑,对应于磁场的强度。在磁场中,热量从太阳内部到表面的对流传输受到抑制。太阳黑子比周围的光球略冷,所以看起来很暗。在典型的太阳极小期,几乎看不到太阳黑子,偶尔根本完全看不到;能看见的那些,都出现在太阳高纬度地区。
太阳的磁场导致许多效应,这些效应统称为太阳活动。太阳耀斑和日冕巨量喷发往往发生在太阳黑子群中。缓慢变化的高速太阳风从光球表面的冕洞发射出来。日冕巨量喷发和太阳风的高速流都将等离子体和行星际磁场向外带入太阳系。
太阳活动对地球的影响包括中高纬度的极光以及无线电通信和电力的中断。太阳活动被认为在太阳系的形成与演化中发挥了重要作用。一些科学家认为,太阳黑子数量的长期长期变化与太阳辐照度的长期变化有关,这反过来可能会影响地球的长期气候。有理论宣称在太阳核心的磁性不稳定导致周期为41,000年或100,000年的变异。这可以对地球冰河时期提供了更好的解释。
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今天的太阳大约已经度过了它生命中最稳定部分的一半,40多亿年来,它没有发生巨大变化,在未来50多亿年内将保持相当稳定。但是在其核心的氢聚变停止后,太阳将在内部和外部都发生巨大变化。
自太阳形成以来,主要的聚变过程包括将氢聚变为氦。太阳正处于主序阶段的一半,每秒钟,超过400万吨的物质在太阳核心内转化为能量,产生中微子和太阳辐射,按照这个速度,到目前为止,太阳已经将大约100倍地球质量转化为能量,约占太阳总质量的0.03%,在过去的46亿年里,氦的数量及其在太阳内的位置逐渐发生了变化。由于聚变,氦的比例从约24%增加到约60%,一些氦和重元素由于引力从光球层向太阳中心沉降。
在80亿年大关时,太阳将处于最热点。太阳的核心将变得更热,表面越来越热,半径越来越大,在主序列上的时间里也越来越亮。:自其主序生命开始以来,它的半径扩大了15%,表面温度从5350 °C上升到5499 °C,导致太阳光度增加了48%,这是因为核心中的核聚变产生的氦原子的平均分子量高于熔化的氢原子,导致产生较低的热压力;因此核心正在收缩,使太阳的外层向中心靠近,释放出引力势能,这导致核聚变发生的速率逐渐增加,从而亮度增加。随着核芯逐渐变密,这个过程也在加快。现在它的亮度每1亿年新增约1%。
目前计算顶级配资,至少需要10亿年的时间才能耗尽地球上的液态水。之后地球将不再能够支持复杂的多细胞生命,地球上仅存的多细胞生物最后将遭受彻底灭绝。
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