太陽之簡介

引言

? ? ? ?太陽是太陽系中唯一一顆恒星,也是我們?nèi)祟惸壳拔ㄒ荒軌蛱綔y的恒星。與我們平常生活中看到的安靜球體不同,太陽上無時無刻都在發(fā)生著太陽活動,有些劇烈的太陽活動能夠造成衛(wèi)星損壞、通訊終端、電網(wǎng)斷電等事故,這些爆發(fā)性活動是影響地球及地球周圍空間環(huán)境的主要因素。

基本參數(shù)

? ? ? ? ?太陽與地球的距離可通過金星凌日來計(jì)算,得到的結(jié)果是 1.495978707\times 10^{8} km,即1.5億公里,稱為一個天文單位(1 AU)。半徑可通過太陽在視野中的角度來計(jì)算,是 69.6\times 10^{4} km。我們在度量太陽表面活動的空間尺度時,通常使用角秒(aresec)為單位,1角度等于3600角秒。日面的直徑約為1920角秒,由此可計(jì)算出1角秒在日面上表示的長度,即1角秒=\dfrac{2R_s}{1920}=725 km

? ? ? ?太陽的質(zhì)量是根據(jù)萬有引力公式計(jì)算的,為1.99 \times 10^{30} kg ,是地球質(zhì)量的30萬倍,但其平均密度是1.41g/cm^{-3} ,稍大于水的密度,是地球平均密度的四分之一。太陽表面的重力加速度是274  m/s^2,大約是地球的27倍。

? ? ? ?太陽持續(xù)向外以電磁輻射的形式輸送能量,單位時間內(nèi)輸送的能量(即輻射功率或輻射能流)稱作太陽光度(luminosity),為3.844 \times 10^{23} kW。在地球軌道上垂直于日地連線的單位面積上、單位時間內(nèi)接受的輻射能量稱為太陽常數(shù),為1.4kW/m^2。太陽輻射可近似為理想黑體輻射,所以根據(jù)太陽的輻射功率譜可以推出太陽表面的溫度為5778K。太陽輻射是全波段的,但其主要功率集中在可見光和近紅外波段,波長在0.2~10.0\mu m之間的輻射能已經(jīng)占太陽常數(shù)的99.9%。

結(jié)構(gòu)簡介

? ? ? ? 太陽是一個氣態(tài)等離子球,大部分原子處于電離狀態(tài),其成分中氫占91%,氦和其他元素共占9%。我們所看到的太陽就是太陽表面,表面之下是太陽內(nèi)部,由內(nèi)到外依次為內(nèi)核、輻射區(qū)和對流層,無法直接進(jìn)行光學(xué)觀測。表面之上是太陽大氣,依次是光球?qū)印⑸驅(qū)印⑦^渡區(qū)和日冕,太陽大氣相比日面非常暗,只能夠在遮擋住日面時候看到,比如日食、日冕儀。

太陽

? ? ? ? 太陽的能量來源于其內(nèi)部的氫核聚變,發(fā)生在內(nèi)核。內(nèi)核產(chǎn)生的能量以光能的形式在輻射區(qū)傳播,經(jīng)過多次吸收-再輻射的過程使得輻射波長逐漸增大,要到達(dá)對流層大約需要17萬年。在對流層中能量以對流的形式傳播,類似于燒開水,將對流層底部的能量傳輸?shù)教柋砻妫谔柋砻嫘纬擅琢=M織。光球?qū)雍蜕驅(qū)邮欠浅1〉膮^(qū)域,在這個區(qū)域溫度變化不大,在五千攝氏度左右。根據(jù)熱力學(xué)第二定律,太陽大氣溫度應(yīng)該隨著高度的上升而下降,但實(shí)際上太陽日冕的溫度可達(dá)百萬攝氏度,這個問題一直是討論的熱點(diǎn),雖然目前有各種各樣的解釋,但都無法全面的解釋這一日冕加熱問題。過渡區(qū)是光球?qū)雍腿彰嶂g溫度突變的區(qū)域,非常薄,也表示著這從色球?qū)拥饺彰釡囟鹊淖兓浅?臁?/p>

人類最早觀測到的太陽活動是太陽黑子,是在公元前28年我國漢朝人所觀測到的。在《漢書·五行志》里是這樣記載的:“成帝河平元年三月乙未,日出黃,有黑氣,大如錢,居日中央”。太陽表面或者光球?qū)由系钠渌F(xiàn)象還有米粒組織,高一些的針狀體、日珥。爆發(fā)性現(xiàn)象(活動)發(fā)生在日冕中,主要是耀斑和日冕物質(zhì)拋射(CMEs),其中耀斑主要是指劇烈的發(fā)光發(fā)熱的現(xiàn)象,CMEs主要是指將大量等離子團(tuán)拋出太陽(不一定朝向地球)。發(fā)生太陽活動的區(qū)域成為太陽活動區(qū),一個活動區(qū)中往往會先形成黑子、日珥等結(jié)構(gòu),爆發(fā)時產(chǎn)生耀斑和CMEs。另外需要注意的是日冕不是全覆蓋的,主要集中在太陽低緯度的區(qū)域,沒有日冕物質(zhì)的地方(比如極區(qū))稱為冕洞。




這部分內(nèi)容主要是想先形成一個大概的圖像,知道太陽的一些參數(shù),都有哪些內(nèi)容,更具體的會在接下來的文章中一一說明。

大家有什么建議或者問題的歡迎留言評論,對上面提到的一些計(jì)算方法感興趣的,比如通過金星凌日計(jì)算日地距離,可以私聊我講解。

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