宙斯之子——太阳
太阳(突起为日珥)
对于人类来说，光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳，没有太阳，地球上就不可能有姿态万千的生命现象，当然也不会孕育出作为智能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖，它带来了日夜和季节的轮回，左右着地球冷暖的变化，为地球生命提供了各种形式的能源。
在人类历史上，太阳一直是许多人顶礼膜拜的对象。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。而在古希腊神话中，太阳神则是宙斯(万神之王)的儿子。
太阳神—阿波罗
太阳，这个既令人生畏又受人崇敬的星球，它究竟由什么物质所组成，它的内部结构又是怎样的呢？
其实，太阳只是一颗非常普通的恒星，在广袤浩瀚的繁星世界里，太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。只是因为它离地球最近，所以看上去是天空中最大最亮的天体。其它恒星离我们都非常遥远，即使是最近的恒星，也比太阳远27万倍，看上去只是一个闪烁的光点。
太阳高温大气
太阳X射线照片
组成太阳的物质大多是些普通的气体，其中氢约占71％, 氦约占27％, 其它元素占2％。太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区和对流区、太阳大气。太阳的大气层，像地球的大气层一样，可按不同的高度和不同的性质分成各个圈层，即光球、色球和日冕三层。我们平常看到的太阳表面，是太阳大气的最底层，温度约是6000摄氏度。它是不透明的，因此我们不能直接看见太阳内部的结构。但是，天文学家根据物理理论和对太阳表面各种现象的研究，建立了太阳内部结构和物理状态的模型。这一模型也已经被对于其他恒星的研究所证实，至少在大的方面，是可信的。
太阳结构
太阳的核心区域虽然很小，半径只是太阳半径的1/4，但却是太阳那巨大能量的真正源头。太阳核心的温度极高，达1500万℃，压力也极大，使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生，从而释放出极大的能量。这些能量再通过辐射层和对流层中物质的传递，才得以传送到达太阳光球的底部，并通过光球向外辐射出去。
太阳光球就是我们平常所看到的太阳园面，通常所说的太阳半径也是指光球的半径。光球的表面是气态的，其平均密度只有水的几亿分之一，但由于它的厚度达500千米，所以光球是不透明的。光球层的大气中存在着激烈的活动，用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构，很象一颗颗米粒，称之为米粒组织。它们极不稳定，一般持续时间仅为5～10分钟，其温度要比光球的平均温度高出300～400℃。目前认为这种米粒组织是光球下面气体的剧烈对流造成的现象。
米粒组织
光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡，大多呈现近椭圆形，在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑，但实际上它们的温度高达4000℃左右，倘若能把黑子单独取出，一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化，这种变化反映了太阳辐射能量的变化。太阳黑子的变化存在复杂的周期现象，平均活动周期为11.2年。
紧贴光球以上的一层大气称为色球层，平时不易被观测到，过去这一区域只是在日全食时才能被看到。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间，人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩，那就是色球。色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本上相同，但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中，离热源越远处温度越低，而太阳大气的情况却截然相反，光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃，到了色球顶部温度竟高达几万度，再往上，到了日冕区温度陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解，至今也没有找到确切的原因。
在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰，这就是天文上所谓的“日珥”。日珥是迅速变化着的活动现象，一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时，日珥的形状也可说是千姿百态，有的如浮云烟雾，有的似飞瀑喷泉，有的好似一弯拱桥，也有的酷似团团草丛，真是不胜枚举。天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢将日珥分成宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类。最为壮观的要属爆发日珥，本来宁静或活动的日珥，有时会突然"怒火冲天"，把气体物质拼命往上抛射，然后回转着返回太阳表面，形成一个环状，所以又称环状日珥。
日珥
在日全食时的短暂瞬间，常常可以看到太阳周围除了绚丽的色球外，还有一大片白里透蓝，柔和美丽的晕光，这就是太阳大气的最外层── 日冕。日冕的范围在色球之上，一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕里的物质更加稀薄，它还会有向外膨胀运动，并使得热电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成太阳风。
日冕
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。太阳活动和太阳风的增强还会严重干扰地球上无线电通讯及航天设备的正常工作，使卫星上的精密电子仪器遭受损害，地面电力控制网络发生混乱，甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。因此，监测太阳活动和太阳风的强度，适时作出"空间气象"预报，越来越显得重要。
黑子
黑子
要知道我们的祖先可是最早发现太阳也会有瑕疵的。
在银河系内一千多亿颗恒星中，太阳只是普通的一员，它位于银河系的对称平面附近，距离银河系中心约26000光年，在银道面以北约26光年, 它一方面绕着银心以每秒250公里的速度旋转，另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方向运动。
太阳基本物理参数
半径: 696295 千米.
质量: 1.989×1030 千克
温度: 5800 ℃ (表面)
1560万℃ (核心)
总辐射功率: 3.83×1026 焦耳/秒
平均密度: 1.409 克/立方厘米
日地平均距离: 1亿5千万 千米
年龄: 约50亿年
太 阳
太阳的质量相当于地球质量的33万多倍，体积为地球的130万多倍，半径约为70万公里，是地球的109倍多。虽然如此，她在宇宙中也只是一个普通的恒星。
太阳的内部，从里向外，由核反映区、辐射区、对流区三个层次组成。这些都是看不见的，它们的性质主要靠间接的理论计算来确定。核反应区位于太阳的中心，体积相当小，其半径只占太阳半径的1/4。然而，这里却集中了一半以上的太阳质量。太阳所发出的能量的99%是由此产生的。核反应区的温度约为1500万度，压力约为2500亿个大气压。
极高的温度和极大的压力，破坏了物质的原子结构，发生了氢聚变为氦的热核反应：每4个氢原子结合成一个氦原子核，在这个过程中释放出巨大的能量。热能通过辐射、对流等形式传播到太阳表面，它的表面温度为6000摄氏度。
核反应区的外面是辐射区，它的范围从1/4太阳半径延伸到4/5太阳半径。太阳核心产生的能量通过这个区域辐射出来。能量由核反应区发射出来时，其形式是高能γ射线，然后光子的能量降为x射线，再往外光子能量进一步减小，变成远紫外线、紫外线、可见光以及其他形式的辐射。到了辐射区以外的对流区，能量主要靠对流的形式向外传播。
我们能直接观测到的太阳，是太阳的大气层。它从里到外分为光球、色球和日冕。各层次的物理性质有显著不同。
光球层是我们实际看到的太阳圆面，它有一个比较清晰的圆周界限，平常所说的太阳半径就是按照这个界限确定的，光球层仅厚500公里。
在地球上用天文望远镜观察，可看到在整个光球表面分布着极不稳定的斑斑点点，很像一颗颗米粒，所以，天文学家称其为“米粒”组织。“米粒”组织是光球上最明显的现象，估计总数达400万颗。“米粒”越亮，它的直径就越大，其平均寿命约为5至10分钟。除米粒组织外，在光球活动区还分布着太阳黑子和光斑，偶而还会出现白光耀斑。
光球层之外是色球层，其厚度约8000公里。色球层温度分布反常，从光球顶部的4300度猛增到色球顶部的几万度。平时，色球完全淹没在蓝天之中。只有在日全食的短暂时刻内，我们才能看到太阳圆面边缘处一钩细如娥眉的明亮红光。
如果对色球边缘进行仔细观测，你会发现在色球边缘有许多针状物。针状物在色球的中部开始形成，其喷射高度可达1万公里。估计太阳上这种针状物约25万个。针状物实际是向上喷发的气团，平均寿命约为5分钟。在色球层表面还可以看到网状结构组织，色球层具有针状物和网状组织，说明了色球层的任何区域都是不均匀的。在色球上还可以看到许多腾起的火焰，这就是天文学上所说的“日珥”。
日珥一般情况下不能被直接观察到，只有在日全食时，或借用专用仪器才能看到。日珥又可分为宁静日珥、活动日珥和爆发日珥。日珥的形状有喷泉形、弯弓形、树形、云形、流烟性等等。这些复杂形态，是由于日珥的物理条件不同造成的，并不涉及它的化学成分。它的运动方向四面八方都有。日珥的数目与面积都与11年的太阳活动周期有关，随着太阳黑子的相对数(H)而变化。
日冕是太阳大气最外面的一层。“冕”就是帽子的意思。日冕确实像太阳头上的一顶礼帽，日冕很厚，甚至可以认为没有边界，广义的日冕可以一直延伸到包括地球在内的空间区域。日冕是一层很稀薄的、完全电离的气体层。它的温度极高，但它发光的本领却很弱，还不到太阳表面的几百万分之一。所以只有出现日全食，太阳表面的光被月球遮住，我们才能用肉眼看见太阳四周闪耀着柔和光芒的日冕层。
日冕内部温度高达100万度，但它离太阳表面较远，受到的引力较小，高温使高能带电粒子向外运动，速度可达每秒350公里以上。高能带电粒子飞逸到行星际空间，好像是太阳吹出来的一股“风”，所以叫做“太阳风”。太阳活动平繁时，太阳风的强度和速度都变大。
另外，空间探测还发现，在日冕的一些特殊位置上，出现有基本上不辐射的空白区，称为冕洞。冕洞是太阳上寿命很长的一种物理现像，通常存在几个月到一年，冕洞本身的密度只及周围的1/4，温度只有它的一半。
太阳存在自转，方向与地球自转方向相同。但各部分转动快慢不一，太阳表面赤道部分转动最快，纬度越高，自转越慢。在太阳日面纬度17度处太阳的自转周期是25.38日，称为太阳的恒星周期。太阳不但自西向东自转，而且还率领整个太阳系以每秒250公里的速度绕银河系中心公转，公转一周约用2.5亿年。另外，太阳还带着整个太阳系以每秒19.7公里的速度，朝着武仙座的方向运动，天文学上称之为本动。
太阳还有许多丰富多采的活动现象。各种太阳活动之间，以及太阳活动和太阳磁场之间，都有着密切的联系。太阳活动每11年有一次高潮期。
太阳黑子是经常出现在日面光球层的暗黑斑点，是一种典型的太阳活动现象。我过《汉书·五行至》就记载了公元前28年出现的太阳大黑子情况，这是中国史书中的第一条黑子记录。太阳黑子的结构很复杂，而且形态各异，“黑”上因为它的温度比光球表面温度大约低1400度左右。黑子的中心是它最黑的部分，称为本影。在本影边缘环绕着一圈淡灰色的边界，称为半影。
黑子是成群出现的，大黑子群通常是由几十个大小不等的黑子组成，黑子越大，寿命越长。大黑子可以生存几个月，小黑子的寿命只有几天或几个小时。至于它的形成，天文学家只能概括地说它们与太阳磁场有关。日面上的黑子时多时少，不断地移动和变化，但也遵循11年周期的变化规律。而且，黑子的出现区集中在太阳赤道两侧南北纬度5度到15度的范围内。
黑子是太阳活动最明显的标志之一，太阳黑子最多的年份叫做太阳活动极大年，最少的年份叫做太阳活动极小年。
用天文望远镜观测太阳时，在光球层的边缘会出现明亮的斑点，这是光斑。它通常与黑子相伴而生，平均寿命只有半个小时。光斑具有同黑子类似的分布规律，比黑子带略宽，多出现在日面的东西边缘。目前对光斑情况的了解还远不及太阳黑子那样详细。
色球层的某些区域在短时间内有突然增亮的现象，天文学把这定义为耀斑，也叫太阳色球爆发。在几分钟到十几分钟内，耀斑爆发释放出巨大的能量，能量之大相当与上亿枚百吨级氢弹爆炸所发出的能量。爆发还会发出大量的紫外线、X射线以及高能带电粒子。它们到达地球附近时，会扰乱地球磁场，破坏电离层、从而严重干扰地面无线电通讯。耀斑还上航天飞机的天敌，强辐射和高能粒子流对宇航员和电子仪表都是严重威胁。
地球的极光现象是因为太阳活动所发射的带点粒子闯入地球两极的磁场，与地球大气中的原子和分子相碰撞而产生的。太阳活动越激烈，极光现象越频繁。而且每年极光出现的日数与太阳黑子的年平均数也对应得很好。
太阳活动还会严重干扰地球大气中的电离层。近年来，人们又在深入探讨太阳活动与地震、火山爆发、旱涝灾害的关系。准确预报太阳活动已成为当今社会的迫切需要。 |
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