太陽大氣分為3層,哪一層溫度最高?

2020-12-03 關注未來世界

地球上的氣體受到重力、太陽輻射加熱等物理作用的影響,密度和溫度等性質出現分化,所以分成了幾個圈層:靠近地面的是對流層,我們就生活在這一層,所以很熟悉一些與大氣有關的自然現象,比如「越往山頂走,空氣越稀薄,氣溫也越低「,這正是反映了對流層底部的大氣密度和溫度都比上部要高,又比如我們熟悉的颳風下雨等自然現象,就是反映了冷熱不均引起的空氣和水分的對流;對流層以上是平流層,這裡沒有風雨雷電,最適合飛機安全航行;再往上還有中間層、熱層等,其中熱層受到太陽短波輻射的加熱,溫度可以達到200-1700攝氏度。

太陽是地球最主要的能量來源,關係著整個人類的命運。太陽是一個氣態星球,它內部的熱核反應源源不斷地產生巨大的能量,內部和外部的溫度差異造成了大規模的氣體對流運動。那麼太陽的大氣分為幾層呢?是內部更熱還是外部更熱呢?

太陽的大氣層通常根據溫度來劃分界限,從內到外主要分為光球層、色球層和日冕。光球層從內往外溫度逐漸降低,大約從5500攝氏度過渡到4000攝氏度,這一層其實很薄,只有區區的500公裡,然而它對我們很重要,是我們看到的太陽光的來源。

色球層沒有光球層那麼明亮耀眼,只有在日食時我們才能用肉眼仔細觀察它,它看起來是太陽周圍一圈玫瑰紅色的輝光。色球層的厚度大約2000-3000公裡,溫度大約是10000攝氏度。色球層和日冕之間有一個過渡層,它的厚度只有不到1000公裡,但是溫度在這一層驟然升高,從1萬攝氏度飆升到50萬攝氏度。

層之上是「日冕「,它的範圍非常寬,有1萬到2萬公裡,在這一層,太陽大氣的溫度從50萬攝氏度升高到150萬攝氏度。日冕層對地球的影響很大,它會不定時釋放出一股股的等離子體流,被稱為「太陽風」,影響著整個太陽系。太陽風影響的距離最遠可以達到150億公裡,這相當於100個地日距離,比冥王星還遠1到2倍。有些學者將太陽風也算作日冕的一部分,所以將這層進一步細分為內、中、外日冕。

美國國家航空航天局(NASA)於2018年8月發射的帕克太陽探測器(Parker Solar Probe)將成為人類近距離觀察太陽的前哨,預計它將在2025年到達預定觀察地點——距離太陽約590萬公裡,這隻有水星離太陽距離的十分之一。現在帕克已經飛到離太陽2400萬公裡的地方,不斷地將有價值的科學數據傳送回地球。根據近期發表的研究報告,太陽附近的磁場非常不穩定,經常在短時間內產生180度的翻轉,這完全在科學家的意料之外。在帕克的幫助下,未來我們可以更了解太陽。

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    對流層:貼近地面的大氣最低層。整個大氣的3/4和幾乎全部水汽、雜質都集中在這一層。是大氣中最活躍.與人類關係最為密切的層。人類生活在對流層的底部。對流層有以下特點:   (1)氣溫隨高度的增加而遞減。對流層的高度因緯度而異,低緯度地面受熱多,對流旺盛,對流層高度高,可達17千米~18千米;中緯度地區對流層高度為10千米~12千米;高緯度地面受熱少,對流微弱,對流層高度僅8千米~9千米。對流層平均高度為12千米。同一地區,夏季高於冬季。 (3)天氣現象複雜多變。近地面的水汽和雜質通過對流運動向上層空間輸送,在上升過程中隨著溫度的降低,容易成雲致雨。
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  • 日冕加熱與太陽低層大氣磁活動密切相關|Science述評
    根據熱力學第二定律,離太陽核心越遠溫度應該越低。確實,太陽的溫度從核心區域的約1500萬度下降到表面(光球)的5700度左右。然而,從光球往外,太陽大氣的溫度卻反常升高。在最外層的日冕裡,溫度高達百萬度左右。這一高溫導致日冕氣體向外膨脹,形成連續向外發射的、超聲速的、磁化的帶電粒子流——太陽風,充滿了太陽系中各大行星之間的區域。
  • 為什麼太陽的日冕是最熱的層,當它離太陽的核心比其他層更遠?
    太陽的日冕非常熱 - 在「安靜」地區有100萬到200萬開爾文,在磁性強的活動區域有200萬到500萬,在太陽耀斑中更高 - 這一事實在20世紀40年代得到了很好的證實。較冷的光球層(太陽的可見表面,我們看到太陽黑子)和覆蓋的色球層(我們最好看到突出物和較低的太陽大氣中的磁性結構)在很久以前就通過光譜觀測確定了溫度。例如,在日食期間看到的色球的特徵亮紅色很容易通過所謂的Balmer線從氫氣到大約6,000開爾文的材料發射。早在1867年,天文學家就在日食期間記錄了日冕的紅線和綠線,但他們無法將它們與任何已知的實驗室光譜聯繫起來。
  • 為何太陽大氣溫度比表面溫度高?
    據《每日科技》網站報導,隸屬於美國宇航局NASA的「極端紫外一般入射光譜儀」(Extreme Ultraviolet Normal Incidence Spectrograph,簡稱EUNIS)項目的科學家們最近發現,他們掌握了一些可以用於解釋太陽外部大氣層為何比內部表面溫度高得多的證據。
  • 日冕層位於太陽的外圍,為什麼其溫度比太陽表面的還要高?
    當我們觀察太陽的時候,光深(物質層的不透明性的量度)變為1的地方就是我們肉眼可見的邊界,我們稱之為光球,儘管它並不是一個真正意義上的表面。我們將光球外面成為太陽大氣層,針狀體將物質從太陽的可視表面傳輸到大氣層最終到日冕中。針狀體的溫度約為5800-6000度,而日冕的溫度可高達一百萬度。就相當於廚房裡的爐灶突然關閉,上方的空氣會出現燃爆一樣。
  • 答:太陽大氣有沒有分層?
    其實,我們對太陽的直接觀測其實基本都是對太陽大氣的觀測。作為一個氣態星球,太陽其實分為內外的結構,內部產生的巨大能量對流傳遞到外層後,從名為「光球層」的部分開始發出太陽光,在這以下我們是看不見的,定義為太陽的內部,而外邊則是太陽大氣。
  • 通訊、廣播、導航都離不開它 電離層:地球大氣的高空魔鏡
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  • 地球每年向太陽「上繳」10萬噸大氣,大氣層會消失嗎?專家笑了!
    其實這與地球本身的條件有關,地球有一個大氣層,大氣層對於星球來說是非常重要的,因為它能夠抵擋很多外來的危險,比如說抵擋太空輻射,太陽射線等等。而且大氣層就像一個保溫罩,它能夠維持地球的溫度,當太陽光到達大氣層時,一部分被吸收,另一部分被反射或者折射,所以地球地表的溫度不會太高,晝夜溫差不會太大,這樣的環境非常有利於生物繁衍。
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    地球的大氣比地表要冷,但太陽的情況正好與地球相反,最外層的日冕溫度最高。如今,科學家對這個謎團有了新的解釋。我們知道,太陽的外部大氣層叫做日冕,內部分為核心區域、光球層和色球層三層。按道理說,距離太陽核心區域的部分,應該最熱,越遠應該越冷,但令人不可思議的是,離太陽中心最近的光球,溫度是幾千度,稍遠些的色球,溫度竟然從上萬度上升到了幾萬度,而距離太陽中心最遠的日冕,溫度竟然高達百萬度!為什麼遠離核心區域——太陽的能量中心時,太陽大氣層的溫度卻在上升呢?其實,長久以來,這一直是天文學領域裡的一個重要謎題。
  • 地球大氣有分層,那麼太陽大氣分幾層?
    那麼,太陽大氣有沒有分層,分層的依據是什麼呢? 太陽大氣究竟分幾層? 太陽大氣的分層有一定的任意性,其實也不完全統一。比較廣泛接受的分層同樣與溫度有關,是按照一定模式計算出來溫度剖面,根據剖面的變化性質劃分的。太陽大氣從內到外主要分為光球層、色球層、過渡區和日冕。