太陽的介紹

構成 太陽從中心向外可分為核心（核融合區）、輻射層、對流層和大氣層。由於太陽內層氣體的透明度極差，人類只能夠直接觀測到太陽的大氣層，從內向外分為光球、色球和日冕3層。結構在銀河系裡的恆星中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只比東西直徑短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。配合計算機模擬的輔助，人們便可一覽太陽深處。核心在太陽的中心，密度高達150,000 Kg/m3（是地球上水的密度的150倍），熱核反應（核融合）將氫變成氦，釋放出的能量使太陽保持穩定的狀態。 每秒鐘大約有 3.4 ×1038 質子轉換變成氦原子核（太陽中的自由質子約為 8.9 ×1056），這個過程中大約426萬噸質量經由質-能轉換，釋放出3.83 ×1026 焦耳或相當於 9.15 ×1010百萬噸TNT爆炸當量的能量。核融合的速率在自我修正下保持平衡：溫度只要略微上升，核心就會膨脹，增加抵擋外圍重量的力量，這會造成核融合的擾動而修正反應速率；溫度略微下降，核心就會收縮一些，使核融合的速率提高，使溫度能回復。由中心至0.2太陽半徑的距離是核心的範圍，是太陽內唯一能進行核融合釋放出能量的場所。太陽其餘的部份則被這些能量加熱，並將能量向外傳送，途中要經過許多相連的層次，才能到達表面的光球層，然後進入太空之中。高能量的光子（γ和X射線）由核融合從核心釋放出來後，要經過漫長的時間才能到達表面，緩慢的速度和不斷改變方向的路徑，還有反覆的吸收和再輻射，使到達外圍的光子能量都降低了。估計每個光子抵達表面的旅程需要花費10,000年至170,000年的時間[1]。在穿過對流層到達旅程的終點，進入透明的表面光球層時，光子就以可見光的型態逃逸進入太空。每一個在核心的γ射線光子在進入太空前，都已經轉化成數百萬個可見光的光子。微中子也是在核心的核融合時被釋放出來的，但是與光子不同的是他不會與其它的物質作用，因此幾乎是立刻就由太陽表面逃逸出來。多年來，測量來自太陽的微中子數量都低於理論的數值，因而產生了太陽微中子問題，直到我們對微中子有了更多的認識，才以微中子振盪解開了這個謎題。在非常接近太陽中心的地區，溫度大約在15,000,000K，密度大約是150g/ml（大約十倍於 金或鉛的密度）。當由中心向太陽表面移動時，溫度和密度同時都會降低。核心邊緣的溫度只有中心的一半，約為7,000,000K，同時密度也降至大約20g/ml（與黃金的密度近似）。由於核反應對溫度和密度非常敏感，核融合在核心的邊緣幾乎完全停止。

輻射層從 0.2至約 0.7 太陽半徑，太陽的物質是熱且黏稠的，雖然仍然能夠將熱輻射向外傳輸，但是在這個區域內沒有熱對流的運動，所以離中心距離越遠的地方，溫度就會越低。這種溫度梯度低於絕熱下降率，所以不會造成物質的流動。熱能的傳輸全靠氫和氦的輻射-離子發射的光子，但只能傳遞很短的距離就會被其他的離子再吸收。核心外緣的密度約為20g/ml，至輻射層頂的密度則只有0.2g/ml，遠小於地球上水的密度，在相同的距離中溫度亦從7,000,000K降至2,000,000K。