太阳的基本概况.doc

个人收集整理 仅供参考学习太阳的基本概况1．太阳概况太阳是太阳系的中心天体，它的质量占了太阳系总质量的控制着太阳系天体的运动， 它的辐射是太阳系内天体的主要能源，源99.865 ％，它的强大引力是是地球上光和热的主要来地球沿椭圆轨道围绕太阳运行，日地距离最大为 1.52 亿千米， 最小为 1.47 亿千米， 平均为 1.4960 亿千米，在天文学上将它作为1 天文单位太阳的平均半径为69.599万千米，是地球半径的 109 倍；表面积是地球表面积的12000 倍，体积是地球体积的130万倍太阳的质量为 1.989 ×1030 千克，是地球质量的33万倍它的密度并不均匀，越靠近中心，密度越大，中心密度为1.60 克× 105 千克 / 米 3，平均密度为1.409 ×103 千克 / 米 3，约为地球平均密度的0.26倍太阳距银河系中心大约3 万光年，绕银核的旋转速度约为称为银河年）转一圈220 千米 / 秒， 2 亿多年（也太阳本身也在不停地自转， 从对太阳黑子的观测及光谱研究都可以计算出太阳自转的速度通过太阳光谱分析，可知它的化学成分，其中，氢和氦分别占71％和27％，其他是一些较重的元素，主要为碳、氮、氧和各种金属。

太阳表面源源不断地以电磁波的形式向外辐射能量，集中在可见光波段， 太阳总辐射能功率为 3.86 ×1026称为太阳辐射 太阳辐射能量主要焦耳 / 秒根据太阳表层光面的颜色推知太阳表面温度为 5770K 2．太阳结构太阳是一个炽热的气体球，从太阳中心到边缘可分为核反应区、大气四层辐射区、 对流区和太阳核反应区 从太阳中心至大约 0.25 太阳半径的区域体积大约只占总体积的 1/64 ，但 711反应， 变成 1 个氦原子核在核聚变反应过程中， 释放出大量的能量 太阳每秒钟由于核聚变而损耗的质量大约为 400 万吨按照这种消耗速度，太阳在 50 亿年的漫长时间中，只消耗了 0.03%的质量个人收集整理 仅供参考学习太阳结构图辐射区 在核反应区的外面大约 0.25 ～ 0.86 太阳半径的区域 其密度和温度都很快向外减少，核反应区产生的能量经此区以辐射转移的方式向外传播对流区 在辐射区的上面至太阳表面附近的区域（也叫对流层）在这里，密度和温度进一步向外减少， 主要以对流方式向外传播能量 由于外层氢的电离造成此层内气体比热增加，破坏了辐射平衡要求的温度梯度，从而使物质难以平衡，产生流动，进而发展为湍流。

太阳大气 对流区及其下面部分是看不见的，合称为太阳内部或太阳本体，其性质靠理论计算来确定 而对流区上面的太阳大气， 其性质可以由观测来确定 太阳大气大致可以分为光球、色球、日冕三个层次，各层的物理性质具有显著差别光球层 在太阳大气的最下层厚度约 500 千米，相对于太阳半径，光球层很薄，有时就被称为太阳的表面光球层的底层温度较高，约为 5800K，上层的温度较低，约为 4400K，所有的太阳辐射都是从这一层产生的 光球中布满米粒组织， 它们实际上是对流层里上升的热气团冲击太阳表面形成的在光球的活动区，有太阳黑子、光斑等色球层 光球层外面是色球层， 平均厚度约为 2500 千米由于光球层太亮了， 只有在日全食时， 观测者才能用肉眼看到太阳视圆面周围的这一层玫瑰色的光辉， 平时只能用专门仪3加，密度急剧下降 在色球层内，温度从光球顶部的 4600K 增加到色球顶部的几万度 由于磁场的不稳定性，色球层经常产生激烈的耀斑爆发以及与耀斑共生的日珥等个人收集整理 仅供参考学习太阳的分层结构日冕 日冕是太阳大气的最外层，也是最厚的一层在日全食时，在色球层之外可以看到广延的白色微弱光辉， 这就是“日冕”， 日冕主要由高度电离的离子和高速的自由电子组成。

日冕物质以很高的速度向外膨胀，形成所谓的“太阳风”在地球附近，太阳风的速度约为 450 千米 / 秒日冕的温度最高可达 200 万 K，其中气体的平均密度为每立方米 1011 个气体原子， 接近真空 日冕的形状非常不规则， 随太阳活动的强弱而变， 当太阳活动剧烈时，日冕接近于圆形，当太阳活动较弱时，形状较扁图 1-7 日冕个人收集整理 仅供参考学习3．太阳活动太阳活动是指太阳局部的激烈运动， 最明显的标志是太阳黑子、 耀斑以及日冕物质的抛射等，这些现象密切相关，并集中在一定区域里，常称这一区域为太阳活动区太阳黑子 在太阳光球层上， 经常有一些小黑点， 这就是太阳黑子 一般由较暗的核 （本影）和围绕它的较亮部分（半影）组成，这里是光球层较暗、温度较低（ 4000— 5000K）的强磁场区域 太阳黑子的大小由 1000 千米到 20 万千米不等， 寿命也从几小时到几个月， 有的长达一年以上 太阳活动的程度， 通常用太阳黑子的多少和大小来表示 黑子数目多时表示太阳活动较强， 黑子数目少时表示太阳活动较弱 日面上黑子数的年平均值大致作周期性变化，但变化周期不固定，最长的达 17 年，短的只有 7.3 年，平均约为 11 年。

太阳黑子光斑 光斑是与黑子相反的一种光球现象当用白光观测日面时，在日面边缘部分，可以见到大块微弱的明亮区域，这就是光斑光斑是光球上层的活动现象，比光球的温度高100K，亮度比光球背景亮 11％左右光斑具有各种不同形式的纤维结构有些光斑和黑子联系密切，常常相互伴随它比黑子先出现，寿命比黑子一般多几十分钟到几小时耀斑 耀斑是太阳活动区中最剧烈的活动现象当用太阳单色光仪观测太阳的色球时，有时会看到一个亮斑点突然出现， 几分钟或几秒钟内面积和亮度增加到极至， 然后比较缓慢地减弱，最后消失，这种亮斑点叫做“耀斑”，这种现象常叫“色球爆发”耀斑出现的概率与黑子也有很大关系 在黑子数目最多的地方和时期， 也是耀斑活动最为强烈的地方和时期耀斑的寿命很短， 平均约 4—10 分钟然而就在这短促的时间内， 耀斑爆发突然释放的能量可达 1025 焦耳的量级，相当于 100 亿颗百万吨级氢弹的威力，它抛射出的粒子流速度可达 1000 千米 / 秒，到达地面时， 常引起磁暴和极光 耀斑发出的强紫外辐射和X 射线，对地球影响很大个人收集整理 仅供参考学习日珥 用色球望远镜单色光观测日面时，常常在其边缘看到明亮的突出物。

它们具有不同的形状， 统称为日珥 日珥的大小不等，最高可达几十万千米， 其寿命通常维持几十天到几个月，温度为 5000—8000K日珥主要存在于日冕中，下部常与色球相连日珥的密度比日冕大 100 倍，温度还不到日冕温度的 1/100 ，所以，通常认为日珥是由色球喷发出来的物质组成的太阳黑子带内的日珥也具有 11 年的周期变化，但在两极地区日珥的周期变化不明显太阳表层的这些形形色色的变化， 大体上都与太阳黑子的变化密切相关 这表明太阳活动实际上是一个整体太阳活动同地球上的一些现象存在密切关系 现在，人们已经发现太阳活动在以下几方面对地球有显著的影响：电离层突然骚扰 太阳活动中的耀斑和黑子对地球的电离层、磁场和极区有显著的地球物理效应 使地面的无线电短波通讯受到影响， 甚至出现短暂的中断， 这被称为“电离层突然骚扰”这些反映几乎与大耀斑的爆发同时出现磁暴”现象 整个地球是一个大磁场，地球的周围充满了磁力线当耀斑出现时，其附近向外发射高能粒子， 带电的粒子运动时产生磁场， 当它到达地球时， 便扰乱原来的磁场，引起地磁的变动，一般产生在耀斑爆发后 20— 40 小时发生磁暴时，磁场强度变化很大，对人类活动特别是与地磁有关的工作会有很大影响。

极光现象 地球的极区， 在晚上甚至在白天， 常常可以看见天空中闪耀着淡绿色或红色、粉红色的光带或光弧， 叫做极光 这是因为来自太阳活动的带电高能粒子流到达地球时， 在磁场的作用下奔向极区， 使极区高层大气分子或原子激发或电离而产生光 极光通常产生在南北纬 60— 90 度的两极地区影响地球大气 太阳的远紫外线和太阳风会影响大气的密度， 大气密度的变化周期为年，显然与太阳活动有关 太阳活动还可能影响到大气温度和臭氧层， 进而影响到农作物的产量和自然生态系统的平衡11由于太阳活动对人类有影响， 特别是对航天、 无线电通讯、 气象等方面影响显著， 因此，研究太阳活动，特别是太阳耀斑发生的规律，并设法进行预报，具有重要的应用价值。