太阳 - 全界百科

太阳（英文：Sun）是位于太阳系中心的恒星，它几乎是热等离子体与磁场交织着的一个理想球体，占太阳系总质量的99.86%，是距离地球最近的恒星，和其它星球一样，有自己的寿命，从诞生到成长，再到衰老，再到最后的消逝，这一结果与最古老的太阳系物质的辐射定年一致，即45.67亿年前。总寿命大致为100亿年。其圈层结构由里向外分为内部结构和大气结构，由核心区、辐射区、对流区、光球层、色球层和日冕层等组成，关于它的起源，具有星云说、俘获说、灾变说等迷之说法，经历幼年、青年、中年、老年等生命历程，其强大的引力使包含地球在内的八大行星、一些矮行星、彗星和其他无数太阳系小天体都在其周围运转，出现日全食、日偏食、日环食、日珥等活动现象，是一个很大的发光等离子体，由氢气转变成氦气，从而产生巨大的能量，所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射，其中二十二亿分之一的能量辐射到达地球，成为地球上能源（光和热）的主要来源。

基本参数

圈层结构

内部结构

核心区

在25%的半径范围（也就是0.25 R）里，它是太阳系的中心，聚集了超过太阳质量的半数。太阳核心处温度高达1500万度，压力相当于3000亿个大气压，随时都在进行着四个氢核聚变成一个氦核的热核反应，每秒钟有质量为6亿吨的氢转化为5.96亿吨的氦，并释放出相当于400万吨氢的能量。核聚变反应，表面温度达6000度，并且具有158g/cm 3 的密度。在自身的引力作用下，物质向核心集聚，在核心形成高温和超高压状态，导致了内部的氢聚变为氦的热核反应，约占太阳体积的1/64，太阳核心的温度高达1.5×10 7~ 2×10 7 K，在这个区域正进行着激烈的热核反应，将氢聚变为氦从而释放出巨大的能量，其中99%的能量产生在太阳半径的24%以内，而在30%半径处，核聚变反应几乎完全停止。

辐射区

该区是在核心区之外，半径为0.25R到0.86R的范围内，体积大约占太阳的一半大小，且包含各种电磁辐射和粒子流。核心区产生的能量通过该区向外辐射和传输。温度下降到13万摄氏度左右，密度下降到79g/cm3左右。

对流区

辐射区外部就是对流区（对流层）。厚度约有十几万千米，属于半径为0.8R至1.0 R的范围内，其温度、压力和密度梯度都很大，太阳气体呈对流的不稳定状态；该区域温度降低到500万摄氏度左右，密度降至10g/cm 3 左右。该层中的太阳等离子体已不够稠密或不够热，无法通过传导作用有效传递内部热量，也不够透明；受此及内部和外部温差的共同影响，热柱会携带热物质前往太阳表面（光球），冷的物质则沉入内部，在对流层中形成了对流，将其内部的热量用对流的方式通过该区传递到太阳的表面。太阳大气在对流区也会产生低频率的声波干扰，这些声波会把机械能传送至太阳大气层以外，起到加热等作用。

大气结构

光球层

在太阳大气层的最内侧，就是光球层。由位于对流区上方的太阳大气层组成，也被称作“太阳光球”。光球层的厚度约500千米，温度约为5500摄氏度，是一层不透明且相对较薄的气体层。地球接收的太阳能量主要来源于此层，该层为人类可见的太阳表面，具有清晰的边界，几乎所有的可见光都是从这一层发射出来的。

色球层

色球层的物质比光球层的物质稀薄和透明得多，它发出的可见光总量不及光球层的1%，因此人们平常看不到它，只有在日全食的食既之前几秒或者生光以后几秒钟，当光球的明亮光线被月影完全遮掩的短暂时间内，人们用肉眼才能在日面边缘看到一圈狭窄的玫瑰红色发光圈层，这就是罕见的色球层。该层在光球层外面，厚度约2000公里，太阳的温度从核心向外直到光球层都是逐渐下降的，进入该层后却反常上升，其温度从4600℃左右逐步上升至约20000K，但密度加速下降。

日冕层

太阳大气层的最外层是日冕，它由极其稀薄的高温等离子体组成，亮度比色球层还要黯淡，在白光中的总亮度比太阳圆面亮度的百分之一还低，约相当于满月的亮度，平时也看不见，必须用特殊仪器（称为日冕仪）或者在日全食时才能看得见，厚度达数百万公里，温度高达百万度，其大小和形状与太阳活动相关：太阳活动极大年时接近圆形，宁静年则呈椭圆形。它是一种非常稀薄的气体壳，辐射范围可以达到太阳的数倍。日冕可分为三个层次：内冕、中冕和外冕。在日冕层中，一些巨大的、不规则的黑暗区域被称为冕洞，这类区域分布在日冕物质密度较低的空间，而且温度极高，可达到数百万度。

起源之迷

星云说

德国哲学家伊曼努尔·康德是“ 星云说 ”的创始人，这个问题在数十年后由法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯单独提出。他们相信：太阳系的所有物质都来自于同样的原始星云，它的中央是太阳，外层则是行星，该概念称作“康德一拉普拉斯假设”，美国天文学家卡末隆提出，太阳系的原始星云是由巨型星际云抛出的微小云团，最初在自转，由于自身的引力作用而使中央区域缩小，从而形成太阳。

俘获说

苏联的科学家施密特首先提出了这个假设，他相信，在某一时刻，太阳通过一个气态尘埃星云时，将其占有，形成一个环绕着太阳旋转的星云盘，逐渐形成各个行星及卫星。之后，由于太阳的引力，这种物质开始加速移动，从小到大，就象滚雪球，慢慢地变成了行星。在这种理论中，太阳比行星更早地形成，但是，行星物质不是由太阳产生的，而是由太阳捕获的。

灾变说

灾变说是法国学者布丰最先提出的，他相信，首先形成的是太阳，在一次偶然的情况下，有一颗恒星（或者是行星）从太阳旁边经过（或者撞击到太阳），将太阳的一部分物质吸走（或者撞击出去），这些物质的随后就形成了行星。利特尔顿把太阳看成是一对恒星，是由第三个恒星的引力分裂而成的。

大概持续10亿年左右，如果热核反应堆的燃烧达到了太阳半径的一半，那么它就很难承受住太阳本身强大的引力，从而导致核心塌。在坍塌期间，释放的大量能量使太阳表面产生巨大的膨胀，此时的太阳体积非常大，密度非常小，表面亮度非常强，形成了一个红巨星。太阳的直径可能会扩大250倍，甚至会把地球也给吞噬掉。

生命历程

幼年时期

星云受到自身的引力作用不断收缩，密度变得越来越大，温度也越来越高，几千万年之后形成了原始太阳。

青年时期

太阳位于非常稳定的主星序节，按照观测得到的氢和氮的丰度估计，太阳还可以生存50亿年之久。今天的太阳正处在它的鼎盛时期。

中年时期

大概持续10亿年左右，如果热核反应的燃烧达到了太阳半径的一半，那么它就很难承受住太阳本身强大的引力，从而导致核心坍塌。在坍塌期间，释放的大量能量使太阳表面产生巨大的膨胀，此时的太阳体积非常大，密度非常小，表面亮度非常强，形成了一个红巨星，直径可能会扩大250倍，甚至会把地球也给吞噬掉。

老年时期

此阶段的太阳转变为一颗脉动变星，内部核能也终于消耗殆尽，外层被剥离后，崩塌已是定局，被压缩成一高密度的核心，逐渐冷却，伴星便是它最终的形态，从此长眠宇宙。

运动周期

自转周期

太阳与地球相似，也绕其中心的轴自西向东转动。我们将转轴和表面相交的两点称为太阳的“极点”，将两极中间环绕太阳的一圈称为“赤道”，太阳赤道的自转周期是25.4天，观测和研究表明，由于太阳是一个气态球体，所以它的表面不同纬度的地方，旋转速度就不一样。随着纬度的增高，旋转速度也逐渐减慢，在纬度40处自转一周需要27.2天。到了两极地区，自转一周则需要35天左右，太阳各处自转周期的不同，是因为太阳不是固体球的缘故，这种自转方式被称为“较差自转”。

公转周期

太阳是太阳系的恒星。不仅在自转，而且还带领着整个太阳系，目前正在穿越银河系内部边缘猎户臂的本地泡区中的本星际云，以每秒钟250公里的速度，绕着银河系的中心飞转，这种运动就是太阳公转运动，。太阳的公转速度是地球公转速度的8倍，公转一周大约需要2.5亿年，太阳在围绕银河系中心公转的同时，存在两种运动：一是以约每秒20公里的速度向武仙座方向运动；二是相对于周围恒星，以约每秒19.7公里的速度向织女星附近方向运动。

太阳活动

日食是当月球运动到太阳与地球之间，如果太阳、月球和地球三者正好位于或接近同一条直线时，月影就一直延伸到地球表面，被月影扫过的地带和区域，便形成日食现象。日食主要与日、地、月三者的距离和近似成一线的程度有关。

日全食

日全食是当月亮转到太阳和地球的中间，太阳、月亮、地球完全排成一条直线时，月亮后面拖着一条长长的黑影把整个太阳圆面完全遮住的现象。

日偏食

当太阳、月亮、地球只有一部分在一条直线上时，月亮后面拖的半影遮住了地球的某一部分，在月亮半影里的人看太阳时，就会发现太阳被遮住一部分，叫做日偏食。

日环食

当太阳、月亮和地球排成一条直线，但月亮距离地球比较远的时候，月亮的黑影达不到地球，仅太阳圆面中间被月球遮住，而外缘仍显露的现象。

日珥

日珥是发生在太阳色球层的一种活动现象，在日全食的过程中，可以看见红色的色球层踫出一道道冲天而起的火柱，那就是日珥。日珥分为三种类型：宁静型、活动型和爆发型。

耀斑

太阳耀斑是一种太阳表面剧烈的运动现象，剧烈的磁场能量可以撕开太阳色球层，把电粒子抛入宇宙中，这种爆发一般会持续但不超过20分钟，这就是所谓的太阳耀斑，它所释放出的能量，就像是亿万颗一亿吨的核弹同一时间引爆，且都是在没有任何预兆的情况下爆发的。通常情况下，它的持续时间很短，但会在一瞬间爆发出大量的能量，形成一种辐射和粒子流；其中的大量高能粒子若到达地球轨道附近，将会严重危及宇宙飞行器内宇航员与仪器的安全。

太阳黑子

用天文望远镜观察时，太阳的表面有一部分类似于黑色的斑点，即“ 太阳黑子 ”。黑子会跟随太阳自转运动，通过太阳黑子，可以轻松地测定出太阳的自转周期，它的尺寸各不相同，是一种在光球层发生的太阳活动，也是最基本的和最明显的一种现象，成熟的黑子一般包括本影和半影。

米粒组织

在太阳表层上覆盖着一层像米粒状的密集的颗粒，呈多角形小颗粒形状，得用天文望远镜才能观测到，该颗粒叫做“ 米粒组织 ”，它是一种在光球层上的日面结构。米粒组织的温度比米粒间区域约高300℃，因此显得较为明亮显眼，亮度也会高出10%到20%，持续时间为55-10分钟。

对地球影响

太阳辐射影响

太阳以电磁波的形式向宇宙空间放射的能量，到达地球的太阳辐射，约占太阳辐射总量的二十二亿分之一。波长范围在0.15~4微米，分为可见光、红外光和紫外光三部分。太阳辐射的能量主要集中在波长较短的可见光部分。

影响自然环境

太阳辐射经植物的生物化学作用，可以转化成有机物中的生物化学能，满足动植物生长的需要，也是地球大气运动、水循环的主要能源。

影响人类生产

地质时期储存的太阳能（如原油、煤炭等化石燃料）是人类利用的主要矿物能源。太阳辐射本身及大气运动、水循环等，为人类提供水能和风能。

太阳活动影响

地磁效应

地球上的磁场，在方位和尺寸上一直处于波动状态，一是由于地球核心中的电流体系慢慢发生而导致的长期变化；二是由外部环境对地球磁场的影响引起的瞬时变化。太阳风在进入地球后，由于受到地球磁场的影响，会向两极偏移，并与上层大气层发生碰撞，引起大气层的电离，从而形成强烈的极光。这些高能量的带电颗粒通常会对地球的磁场造成影响，使得磁针偏离正确的指向，从而形成很大的“磁暴”，同时还会产生电离层骚扰。

电离层效应

在距离地表约60公里至数千公里的大气层外围，有一种可以对无线电进行反射的电离介质，该层称为电离层。电离层的形成是由太阳的远紫外光和X射线，将大气中的中性气体分子和原子电离形成电子，正离子和阴离子。太阳耀斑爆发时，产生的耀斑辐射到达地球附近后与大气分子发生剧烈碰撞，破坏电离层使其失去反射无线电电波的功能，还可搅动地球大气层，造成“磁暴”，对无线电通信尤其是短波通信。电视台、电台广播、电子设备、在外飞行的航天器的安全等造成干扰甚至中断。

密度和温度

在500-800公里的高空，太阳远紫外线、太阳风等因素会对大气的密度产生显著的影响，而在中高纬度，某些树木的树轮密度也会发生改变，进而会对其生命周期产生很大的影响。通过对周边大气层温度数据的研究，气温的短时间波动比长时间尺度上的波动要小，在日地关系中具有恒定的特点。温度的改变是由于太阳远紫外线（低于1000 A）引起的，它对120 km以上的大气发生了电离和加热，而热的损失则是由于对较低层的导电作用导致的。

气候影响

气候黑子活动高峰年，气候反常的几率增多；黑子活动低峰年，气候相对平衡。自然灾害（如水早灾害）与太阳活动有关。

化学结构

太阳中的大部分物质都是由普通的气体构成，其中氢约占71.3%，氦约占25%，其他元素占2%，而太阳本身的氢气和氦气则是通过核聚变而产生的巨大能量，并以辐射的方式向太空释放光和热。每年向地球提供的能源大约是100亿亿千瓦时。太阳能是太阳的热辐射能，它的主要形式为“太阳光线”，通常称为“太阳能”。太阳能是一种非常有用的能量，它在人们的生活中占有很大的比重，是一种持续发展的能源。太阳能的应用主要有两种，一种是光热能，另一种是光电能，也包括地球上使用的风能、化学能、水能等。太阳可以持续燃烧并释放能量，它可以提供3.86x10 26 瓦特的电能，并且在每秒内将7x10 11 kg的氢聚合转化为6.95x10 11 kg的氦。阿尔伯特·爱因斯坦在《狭义相对论》中提出，原子的质量与能量是可以相互转换的。科学家经过计算发现1g的氢气会变成一个氦核，所产生的热量与2700吨的标准煤炭的热量不相上下。太阳无时无刻不在把光和热量输送到地球，正是由于太阳光，植物的叶绿素含量高，叶绿素可以通过吸收光的能量，来合成各种有机物质，地球上的植物才能进行光合作用。据统计，全世界的绿色植物一天可以生产大约四亿吨蛋白质、糖类和脂肪，同时还能释放五亿吨的氧气，为人类和动物提供足够的食物和氧气。