天文知识问答:太阳的结构是怎样的?

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太阳的结构是怎样的?

天文知识问答:太阳的结构是怎样的?插图

天文学家把太阳结构分为内部结构和大气结构两大部分。太阳的内部结构由内到外可分为核心区、辐射区、对流区3个部分,大气结构由内到外可分为光球层、色球层、日冕层3层。

天文知识问答:太阳的结构是怎样的?插图(1)

核心区:从中心到0.25R(R:太阳半径)是太阳发射巨大能量的真正源头,也称为核反应区。在这里,太阳核心处温度高达1500万摄氏度,压力相当于2500亿个大气压,随时都在进行着四个氢核聚变成一个氦核的热核反应。根据原子核物理学和爱因斯坦的质能转换公式E=mc²,每秒钟有质量为6亿吨的氢经过热核聚变反应为5.96亿吨的氦,并释放出相当于400万吨氢的能量,正是这巨大的能源带给了我们光和热,但这损失的质量与太阳的总质量相比,却是不值一提的。根据目前对太阳内部氢含量的估计,太阳至少还有50亿年的正常寿命。

辐射区:0.25R~ 0.86R是太阳辐射区,它包含了各种电磁辐射和粒子流。辐射从内部向外部传递的过程是多次被物质吸收而又再次发射的过程。从核反应区到太阳表面的行程中,能量依次以X射线、远紫外线、紫外线,最后是可见光的形式向外辐射。太阳是一个取之难尽,用之不竭的能量源泉。

对流区:对流区是辐射区的外侧区域,其厚度约有十几万千米,由于这里的温度、压力和密度梯度都很大,太阳气体呈对流的不稳定状态。使物质的径向对流运动强烈,热的物质向外运动,冷的物质沉入内部,太阳内部能量就是靠物质的这种对流,由内部向外部传输。

光球层:对流层上面的太阳大气,就是我们平时所见的太阳圆盘,称为太阳光球。光球是一层不透明的气体薄层,厚度约500千米。它确定了太阳非常清晰的边界,几乎所有的可见光都是从这一层发射出来的。

色球层:色球位于光球之上。厚度约2000千米。太阳的温度分布从核心向外直到光球层,都是逐渐下降的,但到了色球层,却又反常上升,到色球顶部时已达几万度。由于色球层发出的可见光总量不及光球的1%,因此人们平常看不到它。只有在发生日全食时,即食既之前几秒钟或者生光以后几秒钟,当光球所发射的明亮光线被月影完全遮掩的短暂时间内,在日面边缘呈现出狭窄的玫瑰红色的发光圈层,这就是色球层。

日冕层:它是太阳大气的最外层,由高温、低密度的等离子体所组成。亮度微弱,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,因此只有在日全食时才能展现其光彩,平时观测则要使用专门的日冕仪。日冕的温度高达百万度,其大小和形状与太阳活动有关,在太阳活动极大年时,日冕接近圆形;在太阳宁静年则呈椭圆形。自古以来,观测日冕的传统方法都是等待一次罕见的日全食–在黑暗的天空背景下,月面把明亮的太阳光球面遮掩住,而在日面周围呈现出青白色的光区,就是人们期待观测的太阳最外层大气——日冕。

现在同学们了解太阳的结构是怎样的?

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