光輝燦爛的太陽,永不停歇地向外發(fā)射著巨大的能量。那么,太陽的能量來自哪里?太陽的里里外外究竟什么樣?
天文學(xué)家根據(jù)太陽的距離確定出它的直徑為139萬千米,是地球的109倍,體積則是地球的130萬倍。太陽是一個(gè)熾熱發(fā)光的氣體團(tuán),根據(jù)太陽大氣不同深度的不同性質(zhì)和特征,天文學(xué)家把它從里向外分為幾個(gè)層次。
太陽的中心部分稱為日核,它的半徑大約為0.25個(gè)太陽半徑。日核雖然不算大,但太陽的大部分質(zhì)量都集中在這里,而且太陽的光和熱也都是從這里產(chǎn)生的,溫度高達(dá)1500萬K。 理論研究表明,這些光和熱是在氫原子核聚變?yōu)楹さ倪^程中釋放出來的,因此,日核也叫做“核反應(yīng)區(qū)”。太陽的主要成分是氫,為氫核聚變反應(yīng)提供了足夠的燃料。
日核外面的一層稱為輻射區(qū),日核產(chǎn)生的能量通過這一區(qū)域,以輻射的形式向外傳出。它的范圍從0.25個(gè)太陽半徑到0.86個(gè)太陽半徑處。這里的溫度比太陽核心低得多,大約為70萬K。
輻射區(qū)外的一層稱為對流層,太陽大氣在這一層中間呈現(xiàn)劇烈的上下對流狀態(tài),它的厚度大約10萬千米左右。
對流層外是光球。光球就是我們平時(shí)所看見的明亮的太陽圓面,我們所說的太陽半徑, 就是從太陽中心到光球這一段。光球厚度約500千米。太陽光球的中間部分要比四周亮一些,這叫“太陽臨邊昏暗”現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于我們看到的太陽圓面中間部分的光是從溫度較高的太陽深處發(fā)射出來的,而圓面邊緣部分的光則是由溫度較低的太陽較淺的層次發(fā)出來的。
光球之外是非常美麗的紅色的色球?qū)?。色球?qū)拥暮穸却蠹s2000千米,上面布滿了大小不一、形態(tài)多變的頭發(fā)狀的結(jié)構(gòu),稱為針狀體。色球?qū)拥臏囟仍酵饷嬖礁?,最外層的溫度高達(dá)10萬K。平時(shí)我們看不到色球?qū)?,這是因?yàn)榈厍虼髿庵械姆肿雍蛪m埃散射了太陽光,使天空變成了藍(lán)色,色球?qū)泳脱蜎]在藍(lán)色背景之中了。日全食的時(shí)候,當(dāng)太陽光球被月亮完全遮住的那一瞬間,美麗的色球?qū)泳湍茱@露出來。有一種專門對色球進(jìn)行觀測和研究的望遠(yuǎn)鏡,叫色球望遠(yuǎn)鏡,這種望遠(yuǎn)鏡上附加了一種只允許紅光通過的濾光器,隨時(shí)都可以觀測太陽色球,這樣就不用去等難得一見的日全食了。
日冕是太陽大氣最外面的一層,從色球?qū)拥倪吘壪蛲庋由斐觯钸h(yuǎn)可以達(dá)到4~5個(gè)太陽半徑。日冕的亮度只有光球的百分之一,平時(shí)根本看不見,只有在日全食的時(shí)候,日冕才顯露出它的“廬山真面目”。日全食的機(jī)會很少,要想平時(shí)對日冕進(jìn)行觀測和研究,就需要使用日冕儀了。日冕的溫度相當(dāng)高,太陽光球的溫度大約是6000K,越往外溫度越高,到了色球和日冕交界的區(qū)域,溫度達(dá)10萬K以上,日冕的溫度達(dá)100萬~200萬K。在這么高的條件下,所有的物質(zhì)都成為電離狀態(tài)。日冕的溫度雖高,但是它并不很熱,因?yàn)槿彰嶂兴臍怏w太稀薄了,它的總熱量是低的。
太陽的能源在中心部分的日核區(qū),日核產(chǎn)生的能量由里向外傳播。照理說太陽的溫度應(yīng)該是越往外越低,從日核到光球也確實(shí)是這樣。然而,從光球到日冕,太陽大氣的溫度卻是從里到外急劇的增高,太陽外層的色球和日冕的溫度比下層的光球高得多。這種反常的現(xiàn)象是什么原因造成的? 這個(gè)問題很難解釋清楚,曾經(jīng)困擾了天文學(xué)家很長時(shí)間。目前比較流行的一種說法認(rèn)為是從光球以下的對流層中產(chǎn)生的各種波,如聲波、重力波等,向上傳播到高層大氣,并在那里耗散,引起高層大氣反常加熱,造成了高層大氣的高溫現(xiàn)象。盡管這些波的能量與來自下層的輻射能相比是很少的,但是由于太陽高層大氣密度極低,所以這種附加能量的加熱效果非常好。
日冕的形狀不是長期固定不變的,它有時(shí)大致為圓形,有時(shí)呈扁圓形,有時(shí)又呈不規(guī)則的形狀。日冕形狀的變化與太陽活動的強(qiáng)弱程度有關(guān)系。由于日冕距離太陽較遠(yuǎn),所以受到太陽的吸引力也較小。日冕中高溫粒子的動能很大,有時(shí)它們能夠克服太陽的引力形成高速的粒子流跑出來,叫做太陽風(fēng)。太陽風(fēng)會對地球造成很多影響,受到人們的關(guān)注。