太陽的結構是怎樣的?科學家推論太陽一半質量集中到了1/64的區域

2020-12-05 科普大世界

太陽是顆熾熱的恆星,怎樣知道它的結構呢?我們當然無法去實際探測,所以目前只能靠猜!當然,對它的猜測是要有理論依據的。

太陽是太陽系中最大的星體,佔了太陽系可見物質總量的99.86%,體積是地球的130萬倍,質量是地球的33萬倍,已經誕生了約50億年,目前仍在以氫核聚變的方式向外輻射能量,50億年來向外輻射的能量大約消耗了一百個地球的質量,科學家們認為太陽仍然有50到70億年的壽命。

根據已有的恆星形成和結構理論認為,太陽的結構從裡向外主要分為:熱核反應區(中心),核心之外是輻射層,輻射層外為對流層,對流層之外是太陽大氣層。

熱核反應區位於太陽的最中心,科學家推論認為,它的範圍約佔整個太陽半徑的1/4,約為整個太陽體積的 1/64,這部分的體積雖然小,然而它所包含的質量卻佔了整個太陽質量的一半以上,密度也大得驚人,每立方釐米平均可達160 克,是水的160倍,溫度更高達1500萬攝氏度,也正是由於這一區域處於高密度、高溫和高壓狀態,所以這裡才是太陽的熱核反應區,太陽能量的99%都是從這裡產生。

輻射層是熱核反應區之外的層面,太陽核心產生的能量,通過這個區域以輻射的方式向外傳輸,其範圍從太陽內部25%-71%個太陽半徑區域,在這個層中氣體溫度平均約為700萬攝氏度,密度約為每立方米15噸,體積約佔太陽的一半。

對流層處於輻射層的外面,大約在75%半逕到太陽表層的區域,溫度約為50萬攝氏度 ,密度也降至每立方米150公斤。這裡由於巨大的溫度差引起太陽的等離子體對流現象,太陽內部的熱量以對流的形式在對流區向太陽表面傳輸。

太陽的大氣層從裡向外可分為光球層、色球層和日冕三層,光球層就是我們平常所看到的太陽圓面,通常所說的太陽半徑也是指從中心到光球的半徑,光球的表面是氣態的,其平均密度只有水的幾億分之一,但它的厚度達500千米,所以光球是不透明的,這裡有米粒組織現象和太陽黑子現象,都是下面對流層的活動造成的。

光球層外面是色球層,厚度約2500公裡,這裡的某些區域有時會突然出現大而亮的斑塊,稱之為耀斑,一個大耀斑可以在幾分鐘內發出相當於10億顆氫彈的能量,不過這一層我們是看不到的,只有在日全食的時候偶爾能看到。從這一層上,太陽的溫度又開始升高,從光球層向上2000公裡的高度,溫度會上升到10萬到100萬攝氏度。

日冕層是太陽大氣的最外層,厚度達到幾百萬公裡,溫度有100萬攝氏度,大量的氫、氦等原子已經被電離成帶正電的質子、氦原子核和帶負電的自由電子等,由於內部的輻射或者氣體對衝,這些帶電粒子以極快的速度掙脫太陽的引力束縛射向太陽之外,形成了太陽風,來到地球附近,會被地球磁場阻擋,但是一部分會通過兩極地區進入地球,那就是極光了。

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