第二章 太阳火球
尚早2021-01-28 19:182,058

  太阳是一个巨大而炽热的气体星球。知道了日地距离,再从地球上测得太阳圆面的视角直径,从简单的三角关系就可以求出太阳的半径为69.6万千米,是地球半径的109倍。由此可以算出太阳的体积为地球的130万倍。

  天文学家根据开普勒行星运动的第三定律,利用地球的质量和它环绕太阳运转的轨道半径及周期,还可以推算出太阳的质量为1.989×10³⁰千克,这个质量是地球的33万倍。并且集中了太阳系99.86%的质量。但是,即使这样一个庞然大物,在茫茫宇宙之中,却也不过只是一颗质量中等的普通恒星而已。

  由太阳的体积和质量,可以计算出太阳平均密度为1.409克/厘米3,约为地球平均密度的0.26倍。太阳表面的重力加速度等于273.9810米/秒2,约为地球表面重力加速度的28倍,如果一个人站在太阳表面,那么他的体重将会是在地球上的20倍   。太阳表面的逃逸速度约617.7公里/秒,任何一个中性粒子的速度必须大于这个值,才能脱离太阳的吸引力而跑到宇宙空间中去。 太阳只是宇宙中一颗十分普通的恒星,但它却是太阳系的中心天体。太阳系中,包含我们的地球在内的八大行星、一些矮行星、彗星和其它无数的太阳系小天体,都在太阳的强大引力作用下环绕太阳运行。太阳系的疆域庞大,仅以冥王星为例,其运行轨道距离太阳就将近40个天文单位,也就是60亿千米之遥远,而实际上太阳系的范围还要数十倍于此。

  但是这样一个庞大的太阳系家族,在银河系中却仅仅只是十分普通的沧海一粟。银河系拥有至少1000亿颗以上的恒星,直径约10万光年。太阳位于银道面之北的猎户座旋臂上,距离银河系中心约30000光年,在银道面以北约26光年,它一方面绕着银心以每秒250公里的速度旋转,周期大概是2.5亿年,另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方向运动。   太阳也在自转,其周期在日面赤道带约25天;两极区约为35天。

  太阳正在穿越银河系内部边缘猎户臂的本地泡区中的本星际云。在距离地球17光年的距离内有50颗最邻近的恒星系(距离最近的一颗恒星是红矮星,被称为比邻星,距太阳大约4.2光年),太阳的质量在这些恒星中排在第四。太阳在距离银河中心24000至26000光年的距离上绕着银河公转,从银河北极鸟瞰,太阳沿顺时针轨道运行,大约2亿2500万至2亿5000万年绕行一周。由于银河系在宇宙微波背景辐射(CMB)中以550公里/秒的速度朝向长蛇座的方向运动,这两个速度合成之后,太阳相对于CMB的速度是370公里/秒,朝向巨爵座或狮子座的方向运动。

  在南门二(比邻星所在的三合星系统)的位置观看我们的太阳时,太阳则会成为仙后座中一颗视星等为0.5等的恒星。大体来说,仙后座的外形将会从\/\/变成/\/\/,太阳将会位在仙后座ε星的尾端。 太阳绕银河系中心公转,绕银河系中心公转周期约2.5×10⁸年。银河系中心可能有巨大黑洞,但它周围布满了恒星,所以看上去象“银盘”。这些恒星都绕“银核”公转。与地球公转不同,这些恒星公转每绕一周离“银核”会更近。

  自转

  主词条:太阳自转

  太阳和其它天体一样,也在围绕自己的轴心自西向东自转,但观测和研究表明,太阳表面不同的纬度处,自转速度不一样。在赤道处,太阳自转一周需要25.4天,而在纬度40处需要27.2天,到了两极地区,自转一周则需要35天左右。这种自转方式被称为“较差自转”。   根据太阳活动的相对强弱,太阳可分为 宁静太阳 和 活动太阳 两大类。宁静太阳是一个理论上假定宁静的球对称热气体球,其性质只随半径而变,而且在任一球层中都是均匀的,其目的在于研究太阳的总体结构和一般性质。在这种假定下,按照由里往外的顺序,太阳是由核心、 辐射区 、 对流层 、 光球层 、 色球层 、 日冕层 构成。光球层之下称为太阳内部;光球层之上称为 太阳大气 。 太阳是磁力活跃的恒星,它支撑一个强大、年复一年在变化的磁场,并且大约每11年环绕着太阳极大期反转它的方向太阳磁场会导致很多影响,称为太阳活动,包括在太阳表面的太阳黑子、太阳耀斑、和携带着物质穿越太阳系且不断变化的太阳风。太阳活动对地球的影响包括在高纬度的极光,和扰乱无线电通讯和电力。太阳活动被认为在太阳系的形成和演化扮演了很重要的角色,太阳因为高温的缘故,所有的物质都是气体和等离子体,这使得太阳的转速可能在赤道(大约25天)较快,而不是高纬度(在两极约为35天)太阳因纬度不同的较差自转造成它的磁场线随着时间而纠缠在一起,造成磁场圈从太阳表面喷发出来,并触发太阳形成系距性的太阳黑子和日珥(参见磁重联)。随着太阳每11年反转它本身的磁场,这种纠缠创造了太阳发电机和11年的太阳磁场活动太阳周期。

  太阳磁场朝太阳本体外更远处延伸,磁化的太阳风等离子体携带着太阳的磁场进入太空,形成所谓的行星际磁场由于等离子体只能沿着磁场线移动,离开太阳的行星际磁场起初是沿着径向伸展的。因位在太阳赤道上方和下方离开太阳的磁场具有不同的极性,因此在太阳的赤道平面存在着一层薄薄的电流层,称为太阳圈电流片。太阳的自转使得远距离的磁场和电流片旋转成像是阿基米德螺旋结构,称为派克螺旋。行星际磁场的强度远比太阳的偶极性磁场强大。太阳50-400μT的磁偶极(在光球)随着距离的三次方衰减,在地球的距离上只有0.1nT。然而依据太空船的观测,在地球附近的行星际磁场是这个数值的100倍,大约是5nT。

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水星逐日

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