關于太陽你知道多少？內部可容納約100萬個地球

　　北京時間12月5日消息，據國外媒體報道，太陽位于太陽系中心，也是太陽系迄今為止最大的天體。太陽擁有太陽系99.8%的質量，其直徑大約是地球的109倍，太陽內部可以容納大約100萬個地球。

　　太陽可見部分的溫度大約5500攝氏度，然而太陽內核受核反應驅動，溫度超過1500萬攝氏度。美國宇航局數據表明，需要每秒爆炸1000億噸炸藥，才能匹配太陽產生的能量。

　　太陽是銀河系1000多億顆恒星中的一顆，它的軌道距離銀河系內核25000光年，太陽環繞銀河系內核旋轉一周需要2.5億年時間。太陽是相對年輕的恒星，這類恒星被稱為“I類恒星”，它們富含比氦更重的元素。更古老的恒星被稱為“II類恒星”，更早期的恒星被稱為“III類恒星”，它們可能已經存在，雖然我們現在還沒有發現。

　　形成&進化

　　太陽誕生于46億年前，許多科學家認為，太陽和太陽系其它星球形成于一個巨大旋轉氣體灰塵云——“太陽星云”。由于引力作用導致太陽星云坍塌，多數物質從太陽星云牽引逐漸形成太陽。

　　目前，太陽擁有充足的核燃料，使其再度過50億年時間。在那之后，它將膨脹成為一顆紅巨星，最終它將褪去外層，保留的內核繼續坍塌，成為一顆白矮星。逐漸地，太陽的亮度逐漸減弱，進入其最后階段，成為一顆昏暗、寒冷的理論天體，有時被稱為“黑矮星”。

　　內部結構和大氣層

　　太陽和它的大氣層被分成幾個區域和層，太陽內部結構，從里至外，是由太陽內核、輻射區和對流區組成。太陽大氣層之上是：光球層、色球層、過渡區和日冕層。除此之外，還有太陽風，從日冕層溢出的氣體。

　　內核是一個半徑不到太陽四分之一的核心區域，雖然太陽內核僅占太陽體積的2%，但是其密度卻是鉛的15倍，接近太陽總質量一半。從里至外的第二個結構是輻射區，從內核向表面延伸，占據70%空間，占太陽體積的32%，質量的48%；從內核釋放的光線將在輻射區分散，因此單個光子通常需要100萬年才能穿過太陽。從里至外的第三個結構是對流區，它能直抵太陽表面，占太陽體積的66%，但是僅占太陽質量的2%，該區域充滿動蕩的氣體“對流單體（convection cells）”，有兩種主要的太陽對流單體——1000公里寬的“粒化單體（granulation）”和30000公里寬的“超粒化單體（supergranulation cells）”。

　　光球層是太陽大氣層最低層，釋放我們所看到的光線，其厚度500公里，盡管大多數光線來自于最低層三分之一處，光球層溫度在4125-6125攝氏度之間。色球層溫度較高，最高溫度可達到19725攝氏度，色球層最突出的特征是“針狀物”，通常直徑1000公里，高度達到10000公里。

　　色球層的外部是過渡區，其厚度從幾百至幾千公里，過渡區受日冕層加熱，剝離其多數光線——紫外線。在其最外層是超級熾熱的日冕層，它是由環狀和流狀電離氣體結構構成。日冕層的溫度通常是50萬-600萬攝氏度，當太陽耀斑發生時，日冕層溫度可達到數千萬攝氏度，日冕層物質可以隨太陽風被吹掉。

　　如圖所示，這是2010年11月17日，美國宇航局太陽動力天文臺拍攝的太陽，圖中出現巨大的太陽耀斑細絲。

　　太陽磁場

　　太陽磁場強度通常只有地球磁場兩倍，然而，磁場高度集中在較小區域會變得更強，是普通時期的3000倍。由于太陽在赤道內的自轉速度比高緯度地區更快，并且太陽內部部分比表面部分旋轉得更快，所以磁場會出現扭曲現象。這些扭曲現象產生的特征變化包括：太陽黑子、耀斑和日冕物質拋射等壯觀噴發。耀斑是太陽系中最猛烈的噴發，而日冕物質拋射強度不大，但涉及釋放超級數量的物質，單次拋射可將200億噸的物質噴射到太空中。

　　化學成分

　　像其它恒星一樣，太陽的主要成分是氫，其次是氦，幾乎所有其余物質都是由七種元素構成——氧、碳、氖、氮、鎂、鐵和硅。平均而言，太陽每100萬個氫原子，就有98000個氦原子、850個氧原子、360個碳原子、120個氖原子、110個氮原子、40個鎂原子、35個鐵原子和35個硅原子。不過氫是所有元素中最輕的，因此僅占太陽質量的72%，而氦占太陽質量的26%。

　　太陽黑子和太陽耀斑

　　太陽黑子是太陽表面相對較冷的黑色特征，它們通常是圓形的，出現在太陽內部密集磁場線穿過表面的區域。

　　太陽黑子的數量隨太陽磁場活動性變化，從最小值零到最大值250個太陽黑子，或者從太陽黑子簇再返回至最小值，這一過程叫做“太陽周期”，平均需要大約11年時間。當太陽周期結束，磁場將快速逆轉其極性。

　　觀測&歷史

　　人類遠古文明經常改變自然巖石結構或者建造巖石紀念碑，用于標記太陽和月球的運動變化，描繪季節、創造日歷和監控日食。許多古人認為，太陽環繞地球運行，古希臘學者托勒密在公元前150年建立了“地心說”模型。之后1543年，尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）描述了以太陽為中心的太陽系模型；1610年，伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）發現了木星的衛星，揭曉并非所有天體都環繞地球運行。

　　為了更多地了解太陽和其它恒星如何運行，在使用火箭進行早期觀測之后，科學家開始從地球軌道研究太陽。1962-1971年之間，美國宇航局發射了8顆軌道太陽觀測衛星，其中7顆發射成功，能夠在紫外線和X射線波長下分析太陽，并拍攝超熾熱日冕，以及太陽其它重要特征。

　　1990年，美國宇航局和歐洲航天局發射了“尤里西斯”探測器，用于首次觀測太陽極地區域。2004年，美國宇航局“起源號”太空飛船將太陽風樣本返送至地球進行研究。2007年，美國宇航局日地關系天文臺（STEREO）向地球傳送首個太陽三維圖像，2014年，美國宇航局失去了與STEREO-B的聯系，除了2016年短時間發生接觸之外，一直未聯系到。STEREO-A保持全功能運行狀態。

　　迄今為止最重要的太陽勘測任務之一是“太陽及日球層天文臺（SOHO）”，該天文臺被設計用于研究太陽風，以及太陽外層和內部結構。太陽及日球層天文臺能夠拍攝表面之下太陽黑子結構，測量太陽風的加速度，發現日冕波和太陽龍卷風，勘測發現了1000多顆彗星，徹底改變了我們預測太空氣候的能力。近期，美國宇航局“太陽動力學天文臺（SDO）”——用于研究太陽的最先進航天器，現已向地面傳送之前未觀測到的遠離太陽黑子的太陽物質流詳細狀況，以及太陽表面活動性的特寫鏡頭，以及在較寬范圍遠紫外線波長下太陽耀斑首次高分辨率測量。

　　還有其它幾項太空任務計劃未來幾年對太陽進行觀測，2018年，歐洲航天局將發射太陽軌道器，2021年太陽軌道器將在太陽周圍進行軌道操作。它距離太陽最近距離是4300萬公里，比水星和太陽之間的距離還近25%。太陽軌道器將在一個相對接近太陽的太空環境觀察粒子、等離子體和其它物質，在這些物質被改變傳輸穿過太陽系之前，我們的目標是更好地了解太陽表面和太陽風。

　　“帕克太陽探測器”將于2018年發射，它將非常接近太陽，最近距離僅為650萬公里。該探測器將研究日冕層，太陽大氣超級熾熱外層，從而更多地了解太陽能量如何流動，以及太陽風結構，高能粒子如何被加速和移動。