太陽 （太陽系中心的恆星）

太陽 （太陽系中心的恆星）

[1]來自 百度 的圖片

太陽(Sun)是太陽系的中心天體，占有太陽系總體質量的99.86%。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，都圍繞着太陽公轉，而太陽則圍繞着銀河系的中心公轉。

太陽是位於太陽系中心的恆星，它幾乎是熱等離子體與磁場交織着的一個理想球體。太陽直徑大約是1392000（1.392×10⁶）千米，相當於地球直徑的109倍；體積大約是地球的130萬倍；其質量大約是2×10³⁰千克（地球的330000倍）。從化學組成來看，現在太陽質量的大約四分之三是氫，剩下的幾乎都是氦，包括氧、碳、氖、鐵和其他的重元素質量少於2%，採用核聚變的方式向太空釋放光和熱。

太陽目前正在穿越銀河系內部邊緣獵戶臂的本地泡區中的本星際雲。在距離地球17光年的距離內有50顆最鄰近的恆星系（與太陽距離最近的恆星是稱作比鄰星的紅矮星，大約4.2光年）。

太陽是一顆黃矮星（光譜為G2V），黃矮星的壽命大致為100億年，目前太陽大約45.7億歲。 在大約50至60億年之後，太陽內部的氫元素幾乎會全部消耗盡，太陽的核心將發生坍縮，導致溫度上升，這一過程將一直持續到太陽開始把氦元素聚變成碳元素。雖然氦聚變產生的能量比氫聚變產生的能量少，但溫度也更高，因此太陽的外層將膨脹，並且把一部分外層大氣釋放到太空中。當轉向新元素的過程結束時，太陽的質量將稍微下降，外層將延伸到地球或者火星目前運行的軌道處（這時由於太陽質量的下降，這兩顆行星將會離太陽更遠）。

目錄

基本信息

• 中文名：太陽
• 外文名：Sun
• 別名：白駒 金虎 赤烏 陽烏 金烏 金輪 火輪
• 分類：恆星
• 質量：1.9891×10³⁰ kg
• 平均密度：1.408×10³ kg/㎥
• 直徑：1.392×10⁶ km
• 表面溫：度 約 6000 ℃  
• 逃逸速度：617.7 km/s
• 視星等：（V）-26.74
• 絕對星等：4.83 等
• 自轉周期 25.05天
• 赤經：286.13°
• 赤緯：+63.87°
• 距地距離：1.496×10⁸ km
• 公轉周期：（2.25-2.50）×10⁸ a
• 半徑：6.955×10⁵ km

演化

太陽是在大約45.7億年前在一個坍縮的氫分子雲內形成。太陽形成的時間以兩種方法測量：太陽目前在主序帶上的年齡，使用恆星演化和太初核合成的電腦模型確認，大約就是45.7億年。這與放射性定年法得到的太陽最古老的物質是45.67億年非常的吻合。太陽在其主序的演化階段已經到了中年期，在這個階段的核聚變是在核心將氫聚變成氦。每秒中有超過400萬噸的物質在太陽的核心轉化成能量，產生中微子和太陽輻射。以這個速率，到目前為止，太陽大約轉化了100個地球質量的物質成為能量，太陽在主序帶上耗費的時間總共大約為100億年。

太陽沒有足夠的質量爆發成為超新星，替代的是，在約50億年後它將進入紅巨星的階段，氦核心為抵抗引力而收縮，同時變熱；緊挨核心的氫包層因溫度上升而加速聚變，結果產生的熱量持續增加，傳導到外層，使其向外膨脹。當核心的溫度達到1億K時，氦聚變將開始進行並燃燒生成碳。由於此時的氦核心已經相當於一個小型「白矮星」（電子簡併態），熱失控的氦聚變將導致氦閃，釋放的巨大能量使太陽核心大幅度膨脹，解除了電子簡併態，然後核心剩餘的氦進行穩定的聚變。從外部看，太陽將如新星般突然增亮5～10個星等（相比於此前的「紅巨星」階段），接着體積大幅度縮小，變得比原先的紅巨星暗淡得多（但仍將比現在的太陽亮），直到核心的碳逐步累積，再次進入核心收縮、外層膨脹階段。這就是漸近巨星分支階段。

地球的命運是不確定的，當太陽成為紅巨星時，其半徑大約會是現在的200倍，表面可能將膨脹至地球現在的軌道——1AU（1.5×10¹¹m）。然而，當太陽成為漸近巨星分支的恆星時，由於恆星風的作用，它大約已經流失30%的質量，所以地球的軌道會向外移動。如果只是這樣，地球或許可以倖免，但新的研究認為地球可能會因為潮汐的相互作用而被太陽吞噬掉。但即使地球能逃脫被太陽焚毀的命運，地球上的水仍然都會沸騰，大部分的氣體都會逃逸入太空。

即使太陽仍在主序帶的現階段，太陽的光度仍然在緩慢的增加（每10億年約增加10%），表面的溫度也緩緩的提升。太陽過去的光度比較暗淡，這可能是生命在10億年前才出現在陸地上的原因。太陽的溫度若依照這樣的速率增加，在未來的10億年，地球可能會變得太熱，使水不再能以液態存在於地球表面，而使地球上所有的生物趨於滅絕。

繼紅巨星階段之後，激烈的熱脈動將導致太陽外層的氣體逃逸，形成行星狀星雲。在外層被剝離後，唯一留存下來的就是恆星炙熱的核心——白矮星，並在數十億年中逐漸冷卻和黯淡。這是低質量與中質量恆星演化的典型。

質量體積

太陽是一個巨大而熾熱的氣體星球。知道了日地距離，再從地球上測得太陽圓面的視角直徑，從簡單的三角關係就可以求出太陽的半徑為69.6萬千米，是地球半徑的109倍。由此可以算出太陽的體積為地球的130萬倍。

天文學家根據開普勒行星運動的第三定律，利用地球的質量和它環繞太陽運轉的軌道半徑及周期，還可以推算出太陽的質量為1.989×10³⁰千克，這個質量是地球的33萬倍。並且集中了太陽系99.86%的質量。但是，即使這樣一個龐然大物，在茫茫宇宙之中，卻也不過只是一顆質量中等的普通恆星而已。

由太陽的體積和質量，可以計算出太陽平均密度為1.409克/厘米3，約為地球平均密度的0.26倍。太陽表面的重力加速度等於273.9810米/秒2，約為地球表面重力加速度的28倍，如果一個人站在太陽表面，那麼他的體重將會是在地球上的20倍   。太陽表面的逃逸速度約617.7公里/秒，任何一個中性粒子的速度必須大於這個值，才能脫離太陽的吸引力而跑到宇宙空間中去。  

所處位置

太陽只是宇宙中一顆十分普通的恆星，但它卻是太陽系的中心天體。太陽系中，包含我們的地球在內的八大行星、一些矮行星、彗星和其它無數的太陽系小天體，都在太陽的強大引力作用下環繞太陽運行。太陽系的疆域龐大，僅以冥王星為例，其運行軌道距離太陽就將近40個天文單位，也就是60億千米之遙遠，而實際上太陽系的範圍還要數十倍於此。

但是這樣一個龐大的太陽系家族，在銀河系中卻僅僅只是十分普通的滄海一粟。銀河系擁有至少1000億顆以上的恆星，直徑約10萬光年。太陽位於銀道面之北的獵戶座旋臂上，距離銀河系中心約30000光年，在銀道面以北約26光年，它一方面繞着銀心以每秒250公里的速度旋轉，周期大概是2.5億年，另一方面又相對於周圍恆星以每秒19.7公里的速度朝着織女星附近方向運動。

太陽也在自轉，其周期在日面赤道帶約25天；兩極區約為35天。

太陽正在穿越銀河系內部邊緣獵戶臂的本地泡區中的本星際雲。在距離地球17光年的距離內有50顆最鄰近的恆星系（距離最近的一顆恆星是紅矮星，被稱為比鄰星，距太陽大約4.2光年），太陽的質量在這些恆星中排在第四。太陽在距離銀河中心24000至26000光年的距離上繞着銀河公轉，從銀河北極鳥瞰，太陽沿順時針軌道運行，大約2億2500萬至2億5000萬年繞行一周。由於銀河系在宇宙微波背景輻射（CMB）中以550公里/秒的速度朝向長蛇座的方向運動，這兩個速度合成之後，太陽相對於CMB的速度是370公里/秒，朝向巨爵座或獅子座的方向運動。

在南門二（比鄰星所在的三合星系統）的位置觀看我們的太陽時，太陽則會成為仙后座中一顆視星等為0.5等的恆星。大體來說，仙后座的外形將會從\/\/變成/\/\/，太陽將會位在仙后座ε星的尾端。

旋轉

公轉

太陽繞銀河系中心公轉，繞銀河系中心公轉周期約2.5×10⁸年。銀河系中心可能有巨大黑洞，但它周圍布滿了恆星，所以看上去象「銀盤」。這些恆星都繞「銀核」公轉。與地球公轉不同，這些恆星公轉每繞一周離「銀核」會更近。

自轉主 主詞條：太陽自轉

太陽和其它天體一樣，也在圍繞自己的軸心自西向東自轉，但觀測和研究表明，太陽表面不同的緯度處，自轉速度不一樣。在赤道處，太陽自轉一周需要25.4天，而在緯度40處需要27.2天，到了兩極地區，自轉一周則需要35天左右。這種自轉方式被稱為「較差自轉」。

構造

根據太陽活動的相對強弱，太陽可分為寧靜太陽和活動太陽兩大類。寧靜太陽是一個理論上假定寧靜的球對稱熱氣體球，其性質只隨半徑而變，而且在任一球層中都是均勻的，其目的在於研究太陽的總體結構和一般性質。在這種假定下，按照由里往外的順序，太陽是由核心、輻射區、對流層、光球層、色球層、日冕層構成。光球層之下稱為太陽內部；光球層之上稱為太陽大氣。

磁場

主詞條：太陽磁場

太陽圈電流片延伸到太陽系外，結果是來自太陽的旋轉磁場影響到星際物質中的等離子體。

太陽是磁力活躍的恆星，它支撐一個強大、年復一年在變化的磁場，並且大約每11年環繞着太陽極大期反轉它的方向太陽磁場會導致很多影響，稱為太陽活動，包括在太陽表面的太陽黑子、太陽耀斑、和攜帶着物質穿越太陽系且不斷變化的太陽風。太陽活動對地球的影響包括在高緯度的極光，和擾亂無線電通訊和電力。太陽活動被認為在太陽系的形成和演化扮演了很重要的角色，太陽因為高溫的緣故，所有的物質都是氣體和等離子體，這使得太陽的轉速可能在赤道（大約25天）較快，而不是高緯度（在兩極約為35天）太陽因緯度不同的較差自轉造成它的磁場線隨着時間而糾纏在一起，造成磁場圈從太陽表面噴發出來，並觸發太

陽形成系距性的太陽黑子和日珥（參見磁重聯）。隨着太陽每11年反轉它本身的磁場，這種糾纏創造了太陽發電機和11年的太陽磁場活動太陽周期。 太陽磁場朝太陽本體外更遠處延伸，磁化的太陽風等離子體攜帶着太陽的磁場進入太空，形成所謂的行星際磁場由於等離子體只能沿着磁場線移動，離開太陽的行星際磁場起初是沿着徑向伸展的。因位在太陽赤道上方和下方離開太陽的磁場具有不同的極性，因此在太陽的赤道平面存在着一層薄薄的電流層，稱為太陽圈電流片。太陽的自轉使得遠距離的磁場和電流片旋轉成像是阿基米德螺旋結構，稱為派克螺旋。行星際磁場的強度遠比太陽的偶極性磁場強大。太陽50-400μT的磁偶極（在光球）隨着距離的三次方衰減，在地球的距離上只有0.1nT。然而依據太空船的觀測，在地球附近的行星際磁場是這個數值的100倍，大約是5nT。

內部

核反應區

主詞條：核反應區

從中心到0.25太陽半徑是太陽發射巨大能量的真正源頭，也稱為核反應區。在這裡，太陽核心處溫度高達1500萬度，壓力相當於3000億個大氣壓，隨時都在進行着四個氫核聚變成一個氦核的熱核反應。根據原子核物理學和愛因斯坦的質能轉換關係式E=mc²，每秒鐘有質量為6億噸的氫經過熱核聚變反應為5.96億噸的氦，並釋放出相當於400萬噸氫的能量，正是這巨大的能源帶給了我們光和熱，但這損失的質量與太陽的總質量相比，卻是不值一提的。根據對太陽內部氫含量的估計，太陽至少還有50億年的正常壽命。

輻射區

主詞條：輻射區

0.25太陽半徑～0.86太陽半徑是太陽輻射區，它包含了各種電磁輻射和粒子流。輻射從內部向外部傳遞過程是多次被物質吸收而又再次發射的過程。從核反應區到太陽表面的行程中，能量依次以X射線、遠紫外線、紫外線，最後是可見光的形式向外輻射。太陽是一個取之難盡，用之不竭的能量源泉。

對流層

主詞條：太陽對流層

對流層是輻射區的外側區域，其厚度約有十幾萬千米，由於這裡的溫度、壓力和密度梯度都很大，太陽氣體呈對流的不穩定狀態。使物質的徑向對流運動強烈，熱的物質向外運動，冷的物質沉入內部，太陽內部能量就是靠物質的這種對流，由內部向外部傳輸。

大氣層 太陽光球以上的部分統稱為太陽大氣層，跨過整個電磁頻譜，從無線電、可見光到伽馬射線，都可以觀察它們分為5個主要的部分：溫度極小區、色球、過渡區、日冕、和太陽圈，太陽圈可能是太陽大氣層最稀薄的外緣並且延伸到冥王星軌道之外與星際物質交界，交界處稱為日鞘，並且在那兒形成剪切的激波前緣。色球、過渡區和日冕的溫度都比太陽表面高，原因還沒有獲得證實，但證據指向阿爾文波可能攜帶了足夠的能量將日冕加熱。

球

主詞條：光球

對流層上面的太陽大氣，稱為太陽光球。光球是一層不透明的氣體薄層，厚度約500千米。它確定了太陽非常清晰的邊界，幾乎所有的可見光都是從這一層發射出來的。

色球

主詞條：色球

色球位於光球之上。厚度約2000千米。太陽的溫度分布從核心向外直到光球層，都是逐漸下降的，但到了色球層，卻又反常上升，到色球頂部時已達幾萬度。由於色球層發出的可見光總量不及光球的1%，因此人們平常看不到它。只有在發生日全食時，即食既之前幾秒種或者生光以後幾秒鐘，當光球所發射的明亮光線被月影完全遮掩的短暫時間內，在日面邊緣呈現出狹窄的玫瑰紅色的發光圈層，這就是色球層。平時，科學家們要通過單色光（波長為6563埃）色球望遠鏡才能觀測到太陽色球層。

日冕

主詞條：日冕

日冕是太陽大氣的最外層，由高溫、低密度的等離子體所組成。亮度微弱，在白光中的總亮度比太陽圓面亮度的百分之一還低，約相當於滿月的亮度，因此只有在日全食時才能展現其光彩，平時觀測則要使用專門的日冕儀。日冕的溫度高達百萬度，其大小和形狀與太陽活動有關，在太陽活動極大年時，日冕接近圓形；在太陽寧靜年則呈橢圓形。自古以來，觀測日冕的傳統方法都是等待一次罕見的日全食——在黑暗的天空背景上，月面把明亮的太陽光球面遮掩住，而在日面周圍呈現出青白色的光區，就是人們期待觀測的太陽最外層大氣——日冕。

太陽圈

2010年10月在不同黑子上方看見的日冕構造

2010年10月在不同黑子上方看見的日冕構造

主詞條：太陽圈

太陽圈，從大約20太陽半徑（0.1天文單位）到太陽系的邊緣，這一大片環繞着太陽的空間充滿了伴隨太陽風離開太陽的等離子體。他的內側邊界是太陽風成為超阿耳芬波的那層位置-流體的速度超過阿耳芬波。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的形狀，直到在距離太陽超過50天文單位之外撞擊到日鞘為止。

在2004年12月，旅行者1號探測器已穿越過被認為是日鞘部分的激波前緣。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。

太陽光

主詞條：太陽光

陽光是地球能量的主要來源。太陽常數是在距離太陽1天文單位的位置（也就是在或接近地球），直接暴露在陽光下的每單位面積接收到的能量，其值約相當於1,368W/m3（瓦每平方米）。經過大氣層的吸收後，抵達地球表面的陽光已經衰減——在大氣清澈且太陽接近天頂的條件下也只有約1,000W/m3。

有許多種天然的合成過程可以利用太陽能-光合作用是植物以化學的方式從陽光中擷取能量（氧的釋出和碳化合物的減少），直接加熱或使用太陽電池轉換成電的儀器被使用在太陽能發電的設備上，或進行其他的工作；有時也會使用集光式太陽能（也就是凝聚陽光）。儲存在原油和其它化石燃料中的能量是來自遙遠的過去經由光合作用轉換的太陽能。

對流層

主詞條：太陽對流層

太陽的外層，從它的表面向下至大約200,000公里（或是70%的太陽半徑），太陽的等離子體已經不夠稠密或不夠熱不再能經由傳導作用有效的將內部的熱向外傳送；換言之，它已經不夠透明了。結果是，當熱柱攜帶熱物質前往表面（光球）產生了熱對流。一旦這些物質在表面變冷，它會向下切入對流帶的底部，再從輻射帶的頂部獲得更多的熱量在可見的太陽表面，溫度已經降至5700K，而且密度也只有0.2公克/立方米（大約是海平面密度的六千分之一）。

在對流帶的熱柱形成在太陽表面上非常重要的，像是米粒組織和超米粒組織。在對流帶的湍流會在太陽內部的外圍部分造成「小尺度」的發電機，這會在太陽表面的各處產生磁南極和磁北極。太陽的熱柱是貝納得穴流因此往往像六角型的稜鏡。