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关于太阳你知道多少?内部可容纳约100万个地球
来源:新气象     发布时间: 2017年12月05日
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  新浪科技讯 北京时间12月5日消息,据国外媒体报道,太阳位于太阳系中心,也是太阳系迄今为止最大的天体。太阳拥有太阳系99.8%的质量,其直径大约是地球的109倍,太阳内部可以容纳大约100万个地球。
  太阳可见部分的温度大约5500摄氏度,然而太阳内核受核反应驱动,温度超过1500万摄氏度。美国宇航局数据表明,需要每秒爆炸1000亿吨炸药,才能匹配太阳产生的能量。
  太阳是银河系1000多亿颗恒星中的一颗,它的轨道距离银河系内核25000光年,太阳环绕银河系内核旋转一周需要2.5亿年时间。太阳是相对年轻的恒星,这类恒星被称为“I类恒星”,它们富含比氦更重的元素。更古老的恒星被称为“II类恒星”,更早期的恒星被称为“III类恒星”,它们可能已经存在,虽然我们现在还没有发现。
  形成&进化
  太阳诞生于46亿年前,许多科学家认为,太阳和太阳系其它星球形成于一个巨大旋转气体灰尘云——“太阳星云”。由于引力作用导致太阳星云坍塌,多数物质从太阳星云牵引逐渐形成太阳。
  目前,太阳拥有充足的核燃料,使其再度过50亿年时间。在那之后,它将膨胀成为一颗红巨星,最终它将褪去外层,保留的内核继续坍塌,成为一颗白矮星。逐渐地,太阳的亮度逐渐减弱,进入其最后阶段,成为一颗昏暗、寒冷的理论天体,有时被称为“黑矮星”。
  内部结构和大气层
  太阳和它的大气层被分成几个区域和层,太阳内部结构,从里至外,是由太阳内核、辐射区和对流区组成。太阳大气层之上是:光球层、色球层、过渡区和日冕层。除此之外,还有太阳风,从日冕层溢出的气体。
  内核是一个半径不到太阳四分之一的核心区域,虽然太阳内核仅占太阳体积的2%,但是其密度却是铅的15倍,接近太阳总质量一半。从里至外的第二个结构是辐射区,从内核向表面延伸,占据70%空间,占太阳体积的32%,质量的48%;从内核释放的光线将在辐射区分散,因此单个光子通常需要100万年才能穿过太阳。从里至外的第三个结构是对流区,它能直抵太阳表面,占太阳体积的66%,但是仅占太阳质量的2%,该区域充满动荡的气体“对流单体(convection cells)”,有两种主要的太阳对流单体——1000公里宽的“粒化单体(granulation)”和30000公里宽的“超粒化单体(supergranulation cells)”。
  光球层是太阳大气层最低层,释放我们所看到的光线,其厚度500公里,尽管大多数光线来自于最低层三分之一处,光球层温度在4125-6125摄氏度之间。色球层温度较高,最高温度可达到19725摄氏度,色球层最突出的特征是“针状物”,通常直径1000公里,高度达到10000公里。
  色球层的外部是过渡区,其厚度从几百至几千公里,过渡区受日冕层加热,剥离其多数光线——紫外线。在其最外层是超级炽热的日冕层,它是由环状和流状电离气体结构构成。日冕层的温度通常是50万-600万摄氏度,当太阳耀斑发生时,日冕层温度可达到数千万摄氏度,日冕层物质可以随太阳风被吹掉。
  如图所示,这是2010年11月17日,美国宇航局太阳动力天文台拍摄的太阳,图中出现巨大的太阳耀斑细丝。。webp  如图所示,这是2010年11月17日,美国宇航局太阳动力天文台拍摄的太阳,图中出现巨大的太阳耀斑细丝。。webp
  太阳磁场
  太阳磁场强度通常只有地球磁场两倍,然而,磁场高度集中在较小区域会变得更强,是普通时期的3000倍。由于太阳在赤道内的自转速度比高纬度地区更快,并且太阳内部部分比表面部分旋转得更快,所以磁场会出现扭曲现象。这些扭曲现象产生的特征变化包括:太阳黑子、耀斑和日冕物质抛射等壮观喷发。耀斑是太阳系中最猛烈的喷发,而日冕物质抛射强度不大,但涉及释放超级数量的物质,单次抛射可将200亿吨的物质喷射到太空中。
  化学成分
  像其它恒星一样,太阳的主要成分是氢,其次是氦,几乎所有其余物质都是由七种元素构成——氧、碳、氖、氮、镁、铁和硅。平均而言,太阳每100万个氢原子,就有98000个氦原子、850个氧原子、360个碳原子、120个氖原子、110个氮原子、40个镁原子、35个铁原子和35个硅原子。不过氢是所有元素中最轻的,因此仅占太阳质量的72%,而氦占太阳质量的26%。
  太阳黑子和太阳耀斑
  太阳黑子是太阳表面相对较冷的黑色特征,它们通常是圆形的,出现在太阳内部密集磁场线穿过表面的区域。
  太阳黑子的数量随太阳磁场活动性变化,从最小值零到最大值250个太阳黑子,或者从太阳黑子簇再返回至最小值,这一过程叫做“太阳周期”,平均需要大约11年时间。当太阳周期结束,磁场将快速逆转其极性。
  观测&历史
  人类远古文明经常改变自然岩石结构或者建造岩石纪念碑,用于标记太阳和月球的运动变化,描绘季节、创造日历和监控日食。许多古人认为,太阳环绕地球运行,古希腊学者托勒密在公元前150年建立了“地心说”模型。之后1543年,尼古拉·哥白尼(Nicolaus Copernicus)描述了以太阳为中心的太阳系模型;1610年,伽利略·伽利莱(Galileo Galilei)发现了木星的卫星,揭晓并非所有天体都环绕地球运行。
  为了更多地了解太阳和其它恒星如何运行,在使用火箭进行早期观测之后,科学家开始从地球轨道研究太阳。1962-1971年之间,美国宇航局发射了8颗轨道太阳观测卫星,其中7颗发射成功,能够在紫外线和X射线波长下分析太阳,并拍摄超炽热日冕,以及太阳其它重要特征。
  1990年,美国宇航局和欧洲航天局发射了“尤里西斯”探测器,用于首次观测太阳极地区域。2004年,美国宇航局“起源号”太空飞船将太阳风样本返送至地球进行研究。2007年,美国宇航局日地关系天文台(STEREO)向地球传送首个太阳三维图像,2014年,美国宇航局失去了与STEREO-B的联系,除了2016年短时间发生接触之外,一直未联系到。STEREO-A保持全功能运行状态。
  迄今为止最重要的太阳勘测任务之一是“太阳及日球层天文台(SOHO)”,该天文台被设计用于研究太阳风,以及太阳外层和内部结构。太阳及日球层天文台能够拍摄表面之下太阳黑子结构,测量太阳风的加速度,发现日冕波和太阳龙卷风,勘测发现了1000多颗彗星,彻底改变了我们预测太空气候的能力。近期,美国宇航局“太阳动力学天文台(SDO)”——用于研究太阳的最先进航天器,现已向地面传送之前未观测到的远离太阳黑子的太阳物质流详细状况,以及太阳表面活动性的特写镜头,以及在较宽范围远紫外线波长下太阳耀斑首次高分辨率测量。
  还有其它几项太空任务计划未来几年对太阳进行观测,2018年,欧洲航天局将发射太阳轨道器,2021年太阳轨道器将在太阳周围进行轨道操作。它距离太阳最近距离是4300万公里,比水星和太阳之间的距离还近25%。太阳轨道器将在一个相对接近太阳的太空环境观察粒子、等离子体和其它物质,在这些物质被改变传输穿过太阳系之前,我们的目标是更好地了解太阳表面和太阳风。
  “帕克太阳探测器”将于2018年发射,它将非常接近太阳,最近距离仅为650万公里。该探测器将研究日冕层,太阳大气超级炽热外层,从而更多地了解太阳能量如何流动,以及太阳风结构,高能粒子如何被加速和移动。
(来源:新浪科技 责任编辑:苏杰西)
 

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