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太陽(The Sun)是宇宙中最大!
太陽(The Sun)
Sol
太陽是一顆典型的 G2 型恆星,是我們星系中超過 一千億 顆恆星中的一顆。
直徑: 1,390,000 km.
質量: 1.989e30 kg
溫度: 5800 K (表面)15,600,000 K(核心)
太陽顯然是我們太陽系中最大的 星體,它的質量占整個太陽系總質量的 99.8% 以上。(木星 的質量則幾乎是所有剩下的質量)
在許多神話故事中,太陽都有擬人化的稱呼:希臘人稱之為 赫利歐斯(Helios),羅馬人稱之為 梭爾(Sol)。
目前在太陽的質量中大約有 75%的 氫(hydrogen) 和 25% 的氦(helium)。(若是以原子的數量來看,則有92.1%是氫原子和7.8%的氦原子),除此之外則還有大約0.1%的("金屬")質量。隨著時間的經過,這樣的組成比例會因為太陽核心中氫轉變為氦的作用而改變。
太陽外層存在著 差異自轉(differential rotation)的現象: 在太陽赤道附近的表面是每 25.4 天自轉一週,在兩極的地方則需要36天之久。會有這樣奇特的現象發生, 其實是因為太陽不像地球一樣是顆固態的星球,因此類似的效應也發生在氣態 行星上。這種差異自轉的現象可以一直延伸到太陽的內部去,但唯獨太陽核心的旋轉方式是和固體一樣的。
太陽核心 (大約占太陽半徑 25% 的中心部位)的狀況非常地極端,那裡的溫度大約是一千五百萬K,壓力是2500個 大氣壓力(atmospheres),在中心位置的密度約是水的150倍。
太陽的能量輸出(3.86e33 爾格ergs/秒second 相當於 38,600 億億百萬瓦)是來自於 核融合(nuclear fusion) 的反應,每秒鐘有大約 700,000,000 噸的氫被轉換為 695,000,000 噸的氦和 5,000,000 噸 (=3.86e33 爾格)的能量,並以加瑪射線(gamma rays)的形式發射出來。在它穿出到表層的過程中, 能量不停地被吸收後再發射,同時溫度也越來越低的情況下,當它到達表面的時候,主要已經都是可見光了。 而在到達表面的過程中,對流作用所攜帶的能量要比輻射作用 多達20%左右。
太陽的表面稱之為 光球層(photosphere), 溫度大約是在5800K左右,太陽黑子(Sunspots)是比較 "冷" 的區域,只有 3800 K (它們看起來比較黑,只是相對於周圍區域比較起來)。 太陽黑子可以比較大,大到直徑 50,000 km 左右。太陽黑子的成因非常複雜,目前我們仍然 無法完全瞭解太陽磁場與太陽黑子之間的交互作用。
在光球層之上有一個區域稱之為 色球層(chromosphere) 。
在光球層之上有個非常稀薄的區域稱為 日冕(corona),日冕可以延伸到太空中數百萬公里之遙,溫度高達1,000,000K 以上,但是只有在日蝕的時候才能看見(左圖)。
太陽的磁場非常地強(以地球的標準來看)而且複雜,它的 磁力圈magnetosphere(又稱為 太陽圈heliosphere)可以延伸到 冥王星(Pluto)之外的地方。
除了光和熱之外,太陽還會發射低密度的帶電粒子流(大都為電子與質子),能夠以每秒450公里的速度穿過太陽系,我們稱之為太陽風(solar wind)。太陽風以及具有更高能量的粒子會經由太陽閃焰(solar flares)而發射出來,並對地球造成非常神奇的效應,影響範圍從收音機的干擾到美麗的北極光(aurora borealis)。
最近從太空船 尤里西司號(Ulysses) 所得到的資料顯示,在太陽循環的最小期時,太陽風會以幾乎兩倍於自低緯度發射的速度(每秒750公里)從極區發射出來,同時極區所發射出太陽風的組成也有所不同。然而在太陽活動的極大期時,太陽風反而是以 中等速度(intermediate speed) 在移動。
未來關於太陽風的研究將會由最近所發射的 Wind, ACE 和 SOHO 三艘太空船來完成,它們最大的優勢 是可以直接由地球與太陽之間,距離地球一百六十萬公里的位置獲得觀測的結果。
太陽風對於彗尾的影響非常顯著,甚至是太空船的軌道也都會受到影響。
壯觀的日珥(環形的突起)常常可以在太陽的邊緣被看到(左圖)。
太陽能的輸出並非完全固定不變, 甚至太陽黑子的活動量也是不停地改變。還曾經在十七世紀後半的時候發生太陽黑子活動的極小期, 當時被稱之為 寂靜時期(the Maunder Minimum),它與北歐一段異常寒冷時期的發生時間 非常一致,被我們稱之為小冰期(Little Ice Age)。自從太陽系形成至今,太陽能的輸出已經增加了 大約 40% 左右。
太陽的年齡大約有四十五億歲,並已經用掉了核心部分大約 一半的氫,它將會繼續 "溫和地" 輻射太陽能到五十億年後(雖然屆時它的光度大約會是現在的兩倍) ,但是它終將用盡所有的氫燃料,然後發生徹底地改變(雖然就恆星的標準來說,這是司空見慣的事), 最後甚至會導致地球完全地消滅(並且有可能形成 行星狀星雲planetary nebula)。
太陽的衛星
有九個 行星(Planets) 和大量的 小星體(smaller objects)在環繞著太陽運行。(要精確地將行星與小星體作個區分仍然是 爭議的來源,但是說穿了其實只是定義上的問題罷了。)
距離 半徑 質量
行星 (000 km) (km) (kg) 發現者 年代
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水 星Mercury 57,910 2439 3.30e23
金 星Venus 108,200 6052 4.87e24
地 球Earth 149,600 6378 5.98e24
火 星Mars 227,940 3397 6.42e23
木 星Jupiter 778,330 71492 1.90e27
土 星Saturn 1,426,940 60268 5.69e26
天王星Uranus 2,870,990 25559 8.69e25 Herschel 1781
海王星Neptune 4,497,070 24764 1.02e26 Galle 1846
冥王星Pluto 5,913,520 1160 1.31e22 Tombaugh 1930