萬物生長靠太陽,母親節的祝福我不允許她沒有

出品：科普中國

製作：王錚（中國科學院國家空間科學中心）

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

5月10日是母親節，"月明聞杜宇，南北總關心"，值此之時，或就近團聚，或藉助科技的便利與父母視頻相會，不失為一件美事。

說到人類的母親，大家會想到養育了70億人和數不清的動植物的地球。母親也有她的母親，今天我們就來和大家一起講述地球所處的太陽系大家庭的母親——太陽。

SOHO探測器對太陽的成像 來源：https://www.esa.int/ESA_Multimedia/

為什麼說太陽是太陽系的母親？

現在的理論假說認為，包括地球在內，太陽系的其他天體都是在太陽形成中孕育出來的。

約46億年前,太陽系是一片巨大分子雲，在引力作用下坍縮逐漸形成中性龐大的太陽。形成過程中，一些氣體和塵埃形成了圓盤狀雲，或是塵埃顆粒，並收縮形成1-10公裡直徑尺度的塊狀物, 塊狀物互相碰撞形成更大尺寸的"微行星"，最後進一步相撞逐漸加大，漸漸形成了行星、衛星、隕星和其他小型天體的太陽系天體系統。

儘管理論還會有許多發展和完善，但位於中心且巨大的太陽毫無疑問在太陽系的形成中佔據舉足輕重的地位。

藝術圖：太陽系的形成 來源：https://solarstory.net/objects/solar-system

太陽的引力，將整個太陽系凝聚在一起。

太陽距離地球1億5千萬公裡，身居太陽系的中心，正是由於她巨大的引力，才能吸引眾多天體圍繞她組成太陽系。她就像家庭的支柱，是小朋友們仰仗的高大的背影。

太陽非常巨大，直徑約139萬公裡，是地球的109倍，我們熟知的八大行星手拉手也不夠這麼長；太陽的體積約是地球的130萬倍，假如地球是一個身高1米的小學生，太陽差不多是一座30層以上的大樓；太陽的質量約是地球的33萬倍，佔了太陽系總體質量的99.86%。

極紫外輻射拍照中的日珥，以及地球的大小（圖中白色） 來源：NASA

地球上萬物生長靠太陽。

"誰言寸草心，報得三春暉"，母愛正如陽光，溫暖且不求回報。我們每天都接受著來自太陽的光和熱。

太陽的熱量來自她內部的核聚變，也就是從太陽中心到約35萬公裡直徑範圍的核反應區，預計每秒鐘有質量為6億噸的氫經過核聚變，損失約400萬噸的質量，轉化為能量釋放。

在核反應區之外，一直到約120萬公裡直徑範圍是太陽輻射區，輻射從內部向外部多次被物質吸收而又再次發射，直到傳導到外層的對流區；對流區約十幾萬公裡厚，太陽氣體熱的物質向外、冷的物質向內，通過對流把能量向外傳輸到太陽大氣的光球層。

太陽結構示意圖 來源：http://www.phy.cuhk.edu.hk/

太陽光球層就是我們常說的約6000度的太陽表面。太陽大氣從裡向外按照溫度的變化分成光球層、色球層、過渡區和日冕。最外層的日冕有上百萬公裡厚，溫度也可以達到上百萬度。黑子、日珥等太陽大氣的常見結構都要比地球更加巨大。太陽的總輻射功率是3.828×10的26次方瓦特，也就是382.8億億億瓦特，其中到達地球的能量只有約22億分之一。近年來發射的"帕克"太陽探測器，就是打算到近處去觀察太陽的大氣。

"帕克"太陽探測器藝術圖 來源：https://media.nature.com/

母愛不僅僅是無私，更體現在無微不至的關懷。

地球以及其他八大行星，還有許許多多的小天體，就時刻包裹在太陽發出的太陽風當中，也就是太陽源源不斷釋放到宇宙空間當中的質流。

太陽風主要是質子和電子組成的等離子體，速度可以達到每秒數百公裡，73%的成分是氫，其中還有來自太陽的磁場。儘管太陽風十分稀薄，在地球附近每立方釐米只有幾個到幾十個粒子，無法用眼睛看到，但是我們的眼睛可以捕捉到彗星，它那長長又明亮的尾巴就是在太陽風的作用下形成的，所以尾巴總是背對著太陽伸展。

太陽風的範圍非常大，可以一直伸展到120倍日地距離，也就是距離太陽大約180億公裡範圍。人類發射的"旅行者"1號和2號探測器在最近幾年相繼飛過了這個邊界。

"旅行者"號探測器與太陽風邊界結構的示意圖 來源：NASA

除了地球，太陽還有許許多多的孩子。能拉住將近60萬億億噸的地球以每秒30公裡的速度在宇宙中飛行，足見太陽引力之強，而由太陽的引力所吸引起來的太陽系範圍，自然也非常巨大。

如果只是討論我們熟知的冥王星的軌道，它距離太陽大約是30-49倍的日地距離，也就是約44-74億公裡。但其實冥王星之外還有許許多多的天體被太陽所吸引，最遠可能有6-8萬倍的日地距離，大約是1萬億公裡。這些距離非常遙遠的區域被稱為柯伊伯帶（Kuiper belt）和奧爾特雲（Oort Cloud），它們是彗星的源頭。

根據預測，儘管"旅行者"號探測器已經飛出了太陽風的邊界（約180億公裡遠），但可能還要花300年才能達到奧爾特雲內層，再花3萬年才能飛到奧爾特雲的盡頭。

正如人類想要儘可能理解太陽，也希望每一個人都能理解自己的母親。

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