天文奥秘

天津市南开区教师团队

目录

  • 1 我们的太阳系
    • 1.1 太阳系概述
    • 1.2 地月系——我们的家
    • 1.3 地球——蓝色天体
    • 1.4 昼夜和四季
    • 1.5 月球之谜
    • 1.6 太阳系的中心:恒星——太阳
    • 1.7 太阳之谜
    • 1.8 类地行星:水星
    • 1.9 类地行星:金星
    • 1.10 类地行星:火星
    • 1.11 巨行星:木星
    • 1.12 巨行星:土星
    • 1.13 远日行星:天王星
    • 1.14 远日行星:海王星
    • 1.15 矮行星:谷神星、冥王星、阋神星、鸟神星、妊神星
    • 1.16 小行星带和星际间物质
    • 1.17 彗星
  • 2 浩渺银河,浩瀚宇宙
    • 2.1 观测恒星
    • 2.2 最强大的恒星
    • 2.3 恒星的一生
    • 2.4 宇宙大爆炸
    • 2.5 黑暗物质和黑暗能量
    • 2.6 银河系
    • 2.7 北极星与北斗七星
    • 2.8 星座与星象
    • 2.9 河外星系
  • 3 不尽的探索
    • 3.1 前人对宇宙的观察
    • 3.2 何处是中心
    • 3.3 望远镜的发展
    • 3.4 外太空生存
    • 3.5 月球之谜
    • 3.6 霍金与他的宇宙
    • 3.7 寻找新家园
    • 3.8 中国古代对气象天文的观测
    • 3.9 中国宇宙航天的中国梦
    • 3.10 宇宙的未知谜题
太阳之谜
  • 1 名师讲坛
  • 2 章节测验

太阳是太阳系的中心天体,占有太阳系总体质量的99.86%。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等,都围绕着太阳公转,而太阳则围绕着银河系的中心公转。

太阳是位于太阳系中心的恒星,它几乎是热等离子体磁场交织着的一个理想球体。太阳直径大约是1392000(1.392×10⁶)千米,相当于地球直径的109倍;体积大约是地球的130万倍;其质量大约是2×10³⁰千克(地球的330000倍)。从化学组成来看,现在太阳质量的大约四分之三是,剩下的几乎都是,包括和其他的重元素质量少于2%,采用核聚变的方式向太空释放光和热。

太阳绕银河系中心公转,绕银河系中心公转周期约2.5×10⁸年。银河系中心可能有巨大黑洞,但它周围布满了恒星,所以看上去象“银盘”。这些恒星都绕“银核”公转。与地球公转不同,这些恒星公转每绕一周离“银核”会更近。

太阳和其它天体一样,也在围绕自己的轴心自西向东自转,但观测和研究表明,太阳表面不同的纬度处,自转速度不一样。在赤道处,太阳自转一周需要25.4天,而在纬度40处需要27.2天,到了两极地区,自转一周则需要35天左右。这种自转方式被称为“较差自转”。

根据太阳活动的相对强弱,太阳可分为宁静太阳活动太阳两大类。宁静太阳是一个理论上假定宁静的球对称热气体球,其性质只随半径而变,而且在任一球层中都是均匀的,其目的在于研究太阳的总体结构和一般性质。在这种假定下,按照由里往外的顺序,太阳是由核心、辐射区对流层光球层色球层日冕层构成。光球层之下称为太阳内部;光球层之上称为太阳大气

从中心到0.25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。 

0.25太阳半径~0.86太阳半径是太阳辐射区,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。

对流层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。

对流层上面的太阳大气,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,即食既之前几秒种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。平时,科学家们要通过单色光(波长为6563埃)色球望远镜才能观测到太阳色球层。

日冕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——在黑暗的天空背景上,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

太阳光球以上的部分统称为太阳大气层,跨过整个电磁频谱,从无线电、可见光到伽马射线,都可以观察它们分为5个主要的部分:温度极小区、色球过渡区日冕、和太阳圈,太阳圈可能是太阳大气层最稀薄的外缘并且延伸到冥王星轨道之外与星际物质交界,交界处称为日鞘,并且在那儿形成剪切的激波前缘。

太阳看起来很平静,实际上无时无刻不在发生剧烈的活动。太阳表面和大气层中的活动现象,诸如太阳黑子、耀斑和日冕物质喷发(日珥)等,会使太阳风大大增强,造成许多地球物理现象──例如极光增多、大气电离层和地磁的变化等。