太阳和地球的大小比例
太阳的结构
太阳的结构从里向外主要分为:中心为热核反应区,核心之外是辐射层,辐射层外为对流层,对流层之外是太阳大气层。
从核物理学理论推知,太阳中心是热核反应区。太阳中心区占整个太阳半径的1/4,约为整个太阳质量的一半以上。这表明太阳中心区的物质密度非常高。每立方厘米可达160克。太阳在自身强大重力吸引下,太阳中心区处于高密度、高温和高压状态。是太阳巨大能量的发祥地。
太阳中心区产生的能量的传递主要靠辐射形式。太阳中心区之外就是辐射层,辐射层的范围是从热核中心区顶部的0.25个太阳半径向外到0.86个太阳半径,这里的温度、密度和压力都是从内向外递减。从体积来说,辐射层占整个太阳体积的绝大部分。
太阳内部能量向外传播除辐射,还有对流过程。即从太阳0.86个太阳半径向外到达太阳大气层的底部,这一区间叫对流层。这一层气体性质变化很大,很不稳定,形成明显的上下对流运动。这是太阳内部结构的最外层。太阳对流层外是太阳大气层。太阳大气层从里向外又可分光球、色球和日冕。我们看到耀眼的太阳,就是太阳大气层中光球发出的强烈的可见光。光球层位于对流层之外,属太阳大气层中的最低层或最里层,光球层的厚度约500公里,与约70万公里的太阳半径相比,好似人的皮肤和肌肉之比。我们说太阳表现的平均温度约6000摄氏度,指的就是这一层。光球之外便是色球。平时由于地球大气把强烈的光球可见散射开,色球便被淹没在蓝天之中。只有在日全食的时候才有机会直接饱览色球红艳的姿容。太阳色球是充满磁场的等离子体层,厚约2500公里。其温度从里向外增加,与光球顶衔接的部分约4500摄氏度,到外层达几万摄氏度。密度则随高度增加而减低。整个色球层的结构不均匀,由于磁场的不稳定性,太阳高层大气经常产生爆发活动,产生耀斑现象。
日冕是太阳大气的最外层。日冕中的物质也是等离子体,它的密度比色球层更低,而它的温度反比色球层高,可达上百万摄氏度。日全食时在日面周围看到放射状的非常明亮的银白色光芒即是日冕。
太阳的内部结构
太阳的内部主要可以分为三层,核心区,辐射区和对流区。
太阳的能量来源于其核心部分。太阳的核心温度高达1500万摄氏度,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。在这里发生着核聚变,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。
辐射区包在核心区外面
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。
辐射区的外面是对流区
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"。
太阳是自己发光发热的炽热的气体星球。它表面的温度约6000℃,中心温度高达1500万℃。太阳的半径约为696000公里,约是地球半径的109倍。它的质量为1.989×10^27吨,约是地球的332000倍。太阳的平均密度为1.4克每立方厘米,约为地球密度的1/4。太阳与我们地球的平均距离约1.5亿公里。
太阳是银河系中的一颗普通恒星,位于银道面之北的猎户座旋臂上,距银心约2.3~2.8万光年,它以每秒250公里的速度绕银心转动,公转一周约需2.5亿年。太阳也在自转,其周期在日面赤道带约25天;两极区约为35天。
通过对太阳光谱的分析,得知太阳的化学成分与地球几乎相同,只是比例有所差异。太阳上最丰富的元素是氢,其次是氦,还有碳、氮、氧和各种金属。
这是由EIT拍摄的太阳磁暴的情景,摄于1999年9月14日。它显示的是电离氢在180,000华氏度的高温下喷发。
太阳内核的温度高达摄氏一千五百万度,在那儿发生着氢-氦核聚变反应。核聚变反应每秒钟要消耗掉约五百万吨的物质,并转换成能量以光子的形式释放出来。这些光子从太阳中心到达太阳表面要花一百多万年。光子从太阳中心出发后先要经过辐射带,沿途在与原子微粒的碰撞丢失能量。随后要经过对流带,光子的能量被炽热的气体吸收,气体在对流中向表面传递能量。到达对流带边缘后,光子已经冷却到五千五百摄氏度了。
我们所能直接看到的是位于太阳表面的光球层。光球层比较活跃,温度约为摄氏六千多度,属于比较“凉爽”部分。光球层上有一个个起伏的对流单元“米粒”。每个米粒的直径在一千六百公里左右,它们是一个个从太阳内部升上来的热气流的顶问。就是在不断的对流活动中,太阳每秒钟向宇宙空间释放着相当于一千亿个百万吨级核弹的能量。
在光球层的某些局部温度比较低,在可见光范围内这些部位就显得比其它地方黑暗,所以人们称之为“黑子”。光球层外包裹着色球层,太阳将能量通过色球层向外传递。这一层中有太阳耀斑,所谓耀斑是黑子形成前产生的灼热氢云。色球层之外是太阳大气的最外层日冕。日冕非常庞大,可以向太空绵延数百万公里,但只有在日全食时才可看到它。人们可以在日冕中可以看到从色球层顶端产生的巨大火焰“日饵”。
在辐射光和热的同时,太阳也产生一种低密度的粒子流——太阳风。太阳风以每秒四百五十公里的速度向宇宙空间辐射。地球和其它某些行星的极光也是太阳风带来的。如果一段时间内太阳风异常强大,便形成了太阳风暴。太阳的磁场极其强大复杂,其范围甚至越过了冥王星轨道。
太阳已经46亿岁了,它还可以继续平静地燃烧约50亿年。50亿年后,太阳内部的氦将转变成更重的元素,亮度会增加到现在的一倍,体积也将不断膨胀,水星、金星和地球都将进入它的大气。在经历一亿年的红巨星阶段后,太阳将耗尽所有能源而坍缩成一颗白矮星,并通过向宇宙空间抛射物质而形成一个行星状星云。
太阳基本物理参数半径: 696295 千米.
质量: 1.989×10^30 千克
温度: 5770℃(表面) 1560万℃ (核心)
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
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℃
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