探究恆星的活動現象必須要了解太陽內部的物理過程

【作者：K²】

太陽的整體結構

太陽內部：

• 核心區：太陽中心的區域是進行核反應的區域。
• 輻射區：能量以光子的方式向外傳輸這就是「輻射區」。
• 對流區：接近太陽表面的時候能量開始以對流的方式進行傳輸這就是「對流區」。

太陽大氣：

在太陽表面分布著太陽的大氣，太陽的大氣又可以分為「光球層」、「色球層」、「過渡區」、「日冕層」這樣一些區域，同時太陽的物質還在不斷地向周圍的空間流失，這個稱為「太陽風」。

探究太陽的活動現象必須要了解太陽內部的物理過程

太陽的活動現象反映的是太陽大氣裡面的一些物理過程，但是它的根源是在太陽內部的對流區，在太陽表面附近由於能量是以對流的方式來進行的，所以在太陽表面的大氣裡面可以明顯地表現出「米粒組織」的結構，這個結構實際上就是氣體源在太陽內部循環地上升下降所造成的一種沸騰現象，這個僅僅是太陽表面氣體的運動方式所表現的一個觀測特徵。

圖解：太陽的表面——「米粒組織」結構

太陽表面下是一個 「對流區 」，在對流區裡面物質主要是以「離子」和「電子」的方式來存在的，由於太陽本身在轉動，根據電磁學的知識，當帶電的粒子在運動的時候會產生電場和磁場，由於轉動而產生了一個偶極的磁場，這個磁場叫「極向磁場」，太陽的自轉並不是一個「剛體」的轉動，在不同的區域、不同的位置太陽的轉動角速度是不一樣的。

不同的緯度，太陽自轉的角頻率也是不同的，在赤道面的區域太陽自轉是最快的，在高緯度的區域，太陽的自轉速度也相對地變慢了，這就意味著太陽的轉動是「角差」轉動的。

圖解：不同緯度太陽自轉的角頻率

由於這個特點就使得太陽內部的磁場會發生變化，這種變化就表現為由極向的磁場演變為環向的磁場。

圖解：太陽磁場示意圖

太陽由於轉動產生了一個極向的磁場，在電離的狀態下磁場和帶電的粒子可以形象的說是凍結在一起的，粒子的運動會改變磁場的位型，當太陽在自轉的時候由於它的赤道面的自轉角速度更快一些，這就使得「極向磁場」就慢慢地產生「環向磁場分量」，並且隨著轉動和次數的增加，環向的分量會越來越強，在這個過程裡面有些磁場可能會由於一些不穩定會從表面會突出出來，這樣突出的磁場在表面看來就像一個拱形的結構，在太陽表面會形成兩個相對低溫的區域，這兩個區域就是所謂的「太陽黑子」。

圖解：太陽磁場形成示意圖

太陽黑子下方的磁場阻礙了物質對流，使得熱量難以到達兩個相對低溫的區域

在太陽磁場比較強的區域裡面，能量的傳輸被磁場阻礙了，所以熱量沒法有效地從裡面到達兩個相對低溫的區域，在外界看來這兩個區域就相對變暗了，變暗的區域又可以分為「本影」與「半影」，溫度大約在3000~4500K，太陽表面的平均溫度大約在5700K，所以溫度的差異造成了顏色的變化。

圖解：「本影」與「半影」

太陽磁場的變化導致「黑子」、「耀斑」、「日珥」、「物質拋射」等現象

「太陽黑子」只是太陽活動的一個表觀的特徵之一，除了黑子之外，還有一些其他的太陽活動現象，譬如「耀斑」、「日珥」、「物質拋射」等等，這些現象都是由於磁場的活動所造成的，磁場突出太陽表面之後形成了拱形的結構。

圖解：「物質拋射」

當太陽大氣的物質沿著磁力線運動的時候，就產生了一個類似於耳朵狀的形態，稱為「日珥」，當磁力線最終破裂流失與外界的磁力線發生「磁重聯」的時候，往往會伴隨著磁能轉變為粒子的動能和熱能，這個時候會產生大量的能量釋放，這就是所謂的「耀斑」以及「物質拋射」，無論是「耀斑」還是「物質拋射」它們都會使太陽能向周圍的星際空間輻射大量的帶電粒子，這些帶電的粒子會嚴重地影響地球的磁場、地球的氣候，特別是對人類的星際活動有非常重要的影響，所以太陽的活動現象不僅僅是太陽自身的關係特徵，還對整個太陽系的生態都有很重要的影響。

圖解：「耀斑」

【作者：K²】