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太陽是距離地球最近的恆星,是太陽系的中心天體。太陽系質量的99.87%都集中在太陽。太陽系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天體以及星際塵埃等,都圍繞著太陽運行(公轉)。
太陽從中心向外可分為核反應區、輻射區、對流層和大氣層。由於太陽外層氣體的透明度極差,人類能夠直接觀測到的是太陽大氣層,從內向外分為光球、色球和日冕3層。
太陽是一個主序星,光譜類型為G2V,G2表明它的溫度不高,只在5,500K左右,V代表是主序星,體積也不會太大。G2V恆星具有大約100億年的主序星壽命,通過核子宇宙年代學測定,太陽年齡大約50億年。
在太陽中心,密度為1.5×105kg/m3,核聚變將氫轉變為氦。每秒鐘有3.9×1045個原子參與核反應。產生的能量以光的形式從太陽表面散發出去。而地球只獲得了太陽總輻射量的22億分之一,為1367瓦/平方公尺(太陽常數)。
由於溫度高,太陽上的所有物質都處於電漿態,由於太陽不是固體,因此太陽的赤道可以比高緯度地區旋轉得更快。太陽不同緯度的自轉差別造成了它的磁力線隨時間扭曲,引起磁場迴路(magnetic field loops)從太陽表面噴發,並引發形成太陽黑子和日珥。
日冕層密度為1011個原子/m3,光球層為1023個原子/m3。
一段時間以來,人們一直為太陽核反應產生的中微子數量僅僅是理論值的1/3而困惑,即所謂的太陽中微子問題。最近發現中微子具有質量,並且在從太陽到地球的過程中可能轉變為難以檢測到的中微子變種,測量值和理論值一致了。
太陽是一個近乎完美的球體,其扁率約為900萬分之一,即是說其南北兩極的直徑僅比東西直徑短10公里。在自轉周期方面,由於太陽並非以固態形式存在,因此其兩極和赤道的自轉周期並不相同(赤道約為25天, 兩極則約為35天),整體平均自轉周期約為28天,其緩慢自轉所產生的離心力,以赤道位置計算,還不到其自身重力的1,800萬分之一。雖然太陽本身是太陽系的中心,大質量的木星使質心之偏離中心達一個太陽半徑,但所有行星的總質量還不到太陽的百分之五,因此來自行星的潮汐力並不足以改變太陽的形狀。
太陽不像類地行星般擁有固態表面,其氣體密度從表面至中心會成指數增長。太陽的半徑計法是以光球層的邊緣為終點,其內部的高密度氣體足以令可見光無法通過,而肉眼看見的是太陽的光球層,在0.7太陽半徑範圍內的氣體占整個太陽總質量的大多數。
太陽的內部並不能直接觀測,因高密度的氣體阻隔了電磁輻射,但就像地震學能利用地震產生的震波能研究地球的內部,日震學這個學門,也能利用橫斷過太陽內部的波的壓力,來測量和描繪出太陽內部的構造。配合電腦模擬的輔助,人們便可一覽太陽深處。
光球
光球是太陽可以被肉眼看見的表面,厚度約為500公里,粒子數密度為1023m-3,大約是海平面附近地球大氣層密度的1%。光球以下的太陽對可見光是不透明的,陽光從光球向外傳播進太空之中,並將能量也帶離了太陽。透明度的變化歸因於密度與溫度的降低,使會吸收可見光的氫離子(H−)減少。相反的,我們看見的可見光來自電子和氫原子(H)作用產生氫離子(H−)的反應。陽光的光譜與來自6000K(10,340 °F / 5,727 °C)的黑體非常相似,只是多了一些在光球層之上,薄薄的氣體層中的原子造成的吸收線。光球層中粒子的
在早期,研究太陽的光學光譜時,有些譜線和地球上已知的化學元素不能吻合。在1868年,Norman Lockyer假設這些吸收線來自未知的新元素,並依據希臘神話中的太陽神(Helios)命名為氦(Helium)。而直到25年後,才在地球上分離出氦元素。[3]
色球
太陽上溫度最低的地區在光球之上約500公里處,溫度只有4,000K,在這種溫度下簡單的分子,如一氧化碳和水都能夠存在,從吸收光譜中能夠檢測到它們的譜線。在溫度最低的區域之上就是厚度約2,000公里的色球,這個名詞源自希臘文的字根chroma,意思就是彩色。因為在日全食開始和結束之際,透過這一區的光譜會出現彩色的發射線。色球的溫度會隨著高度的上昇而增加,在頂端的溫度可以達到100,000K。色球的粒子數密度為1017m-3。
日冕
日冕太陽大氣層向外延伸的部分,和太陽風一起充滿了整個太陽系和日球的空間。在最接近太陽處的日冕底部,粒子數密度是1014/m3-1016/m3,延伸到地球軌道附近的日冕密度為1017/m3。日冕的溫度有數百萬K,目前還沒有理論可以完整的說明日冕的高溫,但可以確定有一部分是來自磁場重連。日冕的溫度雖然很高,但密度很低,因此所含的熱量很少。
太陽圈
從20 個太陽半徑(0.1天文單位)往外一直到最外圍都是太陽圈的範圍。他的內側邊界是太陽風的速度超過阿耳芬波的位置,因為訊息只能以阿耳芬波的速度傳遞,所以在這個界限之外的湍流和動力學的力量不再能影響到內部的日冕形狀。太陽風源源不斷的進入太陽圈之中並向外吹拂,使得太陽的磁場形成螺旋狀的派克螺旋(Parker spirl),直到50天文單位之外撞擊到日鞘為止。在2004年12月,航海家1號已穿越過被認為是日鞘的激波前緣,兩艘航海家太空船在穿越邊界時都偵測與記錄到能量超過一般微粒的高能粒子。[4]
地球和太陽的粗略比較,地球直徑12,756公里,太陽直徑為138萬公里。