太阳

太阳（英文：Sun）是位于太阳系中心的恒星，占据太阳系中99.86%左右的质量，是距离地球最近的星体，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，存在至今约45亿年。其圈层结构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，其强大的引力使所有行星以及其他在太阳系中的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。

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。核心区的气压和气温非常高，是产生核聚变反应的地方，也是阳光的根源，这里的气温在1500万摄氏度左右；大约2500亿个大气压，并且具有158g/cm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1.5×102×10K，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。

太阳的结构

太阳内部结构

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。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。

辐射区域外部就是对流区（对流层），属于半径为0.8R至1.0 R的范围内，其温度降低到500万摄氏度左右，密度降至10g/cm左右。因为内部和外部的温差很大，所以在太阳大气中形成了对流，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。

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”。它的直径大约500公里，平均气温在6000℃左右，是一种不透明的非常薄的气体层，地球上接收到的太阳能量基本上是由光球层发出的，这一层是人类所能看见的太阳表面，有着清晰的边界。

太阳光球层成分表

色球层的物质比光球层的物质稀薄和透明得多，它的亮度只有光球层的万分之一，每当发生日全食时，人类用肉眼都能看见的一圈玫瑰红色的太阳光晕，这就是罕见的色球层。该层在光球层外面，厚度约2000公里，其温度可从4600℃左右，逐步上升至数百万摄氏度，但密度加速下降。

太阳大气层的最外层是日冕，它由极其稀薄的气体组成，亮度比色球层还要黯淡，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的见，厚度达数百万公里，温度极高。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、不规则的的黑暗区域日冕，被称为冕洞。

德国哲学家康德是“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。

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。太阳的直径可能会扩大250倍，甚至会把地球也给吞噬掉。

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。

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。

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。

此阶段的太阳转变为一颗脉动变星，内部核能也终于消耗始尽，崩塌已是定局，被压缩成一佧高密度的核心，逐渐冷却，白矮星便是它最终的形态，从此长眠宇宙。

太阳的生命周期

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，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。到了纬度80度的地方，转一圈要35天，太阳各处自转周期的不同，是因为太阳不是固体球的缘故。

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，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，太阳在绕银河系的中心公转的同时，还以每秒钟20公里的速度向着武仙座方向前进。

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。

日全食现象

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。

日偏食

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。

日食结构

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。

太阳耀斑

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。

太阳黑子

在太阳表层上覆盖着一层像米粒状的密集的颗粒，该颗粒叫做“米粒组织”，它是一种在光球层发生的太阳活动，发生米粒组织的地方，跟其它地方相比，温度要高出300℃~400℃，亮度也会高出10%到20%，持续时间为55-10分钟。

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。

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。

地质时期储存的太阳能（如煤炭）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。

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，从而形成极光。这些高能量的带电颗粒可能会对地球的磁场造成影响，使得磁针偏离了正确的指向，从而形成“磁暴”。

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波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，正离子和负离子。耀斑爆发时，产生的强射电辐射可搅动地球大气层，造成“磁暴”、对短波通讯、电子设备、在外飞行的航天器的安全等造成影响。

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。

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，并以辐射的方式传送到了地球上，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瓦特的电能，并且在每秒内将7x10kg的氢聚合转化为6.95x10kg的氦。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、碳水化合物和脂肪，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。

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