“燃燒”的太陽結構是怎樣的？

每天，太陽都為我們帶來溫暖和我們看東西所需要的光線。對于地球上的生命而言，太陽絕對是必不可少的。我們認為太陽的存在和其他很多事物一樣是理所當然，但沒有太陽，生命就不可能存在！

談到太陽，你可能會有以下這些問題。

☆ 如果太陽存在于真空之中，它將如何進行燃燒？

☆ 是什么阻礙了氣體從太空中逸出？

☆ 太陽有多大？

☆ 太陽為什么會出現耀斑？

☆ 太陽什么時候將停止燃燒？

☆ 太陽和其他恒星一樣嗎？

對于這些問題的解答，使太陽這個話題變得如此有趣！

太陽是一顆恒星，和我們在夜晚看到的其他恒星一樣。它們之間的區別在于距離的遠近。我們看到的其他恒星距離我們有數光年，而太陽離我們只有約8光分，可以說太陽離我們近多了。

根據太陽的溫度和它發出的光線的顏色，通常把太陽劃歸為G2類恒星。恒星的顏色范圍是從紅色到橙色、黃色、白色，再到藍色。顏色與溫度直接相關。比如，藍色或白色的恒星比黃色的恒星溫度要高，而黃色的恒星又比紅色的恒星溫度高。G類恒星介于黃色與白色之間，表面溫度為5000～6000℃。因此，太陽是一顆“普通”的恒星，它只是繞著銀河系中心運動的幾十億顆恒星中的一顆。

太陽已經“燃燒”了超過45億年，它將在未來幾十億年的時間里繼續照耀我們這個星球。太陽聚集了大量的氣體，多為氫氣和氦氣，它的直徑約為1.4×106千米。太陽可以容納50多萬個地球！由于太陽的體積如此龐大，因此它的重力也很大：足以將所有的氫氣和氦氣聚攏在一起，也足以保證所有繞著太陽運動的行星不離開其運動軌道。

太陽的“燃燒”與木頭的燃燒不同。與其說太陽在“燃燒”，不如說它是一個巨大的核反應堆，我們下面就會了解到這一點。

太陽的結構

太陽沒有像地球一樣的固體表面。不過，太陽的結構固定。太陽分為3個主要區域。

☆ 內核。

☆ 輻射層。

☆ 對流層。

◎內核

內核層從太陽的中心延伸到太陽半徑25%的地方。在這個區域，重力把一切物質向內推進，形成了巨大的壓力。在壓力的作用下，氫原子按照核聚變反應的方式聚攏到一起。兩個氫原子按照以下幾個步驟組合到一起，形成氦—4和能量。

（1）2個質子結合形成氘（1個氫原子加1個中子）、1個正電子（與電子類似，但帶正電荷）和1個中微子（一種幾乎無質量的中性粒子）。

（2）1個質子與1個氘結合形成1個氦-3原子（2個質子加1個中子）和1條伽馬射線。

（3）2個氦—3原子結合形成1個氦—4原子（2個質子加2個中子）和2個質子。

太陽能量的85%來自于這些反應，另外15%來自于其他的聚變反應。比如，當氫聚變形成氦—4原子時，氦原子的質量比開始時的兩個氫原子的質量要小。愛因斯坦的相對論指出，質量的差轉化為能量。這種能量在太陽上形成多種形式的光（紫外線、X射線、可見光、紅外線、微波以及無線電波）。同時，太陽還發射能量粒子，如中微子和質子，形成太陽風。當這些能量到達地球時，給地球帶來溫暖，對天氣施加影響，同時也為生命帶來了能量。由于地球大氣層和磁場的保護，大多數來自太陽的輻射或太陽風都不會對人類造成傷害。

太陽的相關數據

◎輻射層

太陽的輻射層從內核延伸到太陽半徑55%處。在這一區域，來自內核的能量以質子的形式向外運動。質子形成后，大約運行1微米的距離，就會被空氣分子所吸收。空氣分子受熱，重新釋放出波長相同的另一個質子。新的質子運行1微米后又會被另外的空氣分子所吸收，就這樣循環往復。質子與空氣分子的每次反應都需要時間。在一個質子到達太陽表面前，大約要進行1025次這樣的吸收和重新釋放，因此內核質子的形成與它到達太陽表面之間存在著巨大的時間差。

◎對流層

對流層占據了太陽最后30%的半徑，該區域通過對流氣流把能量傳遞到太陽表面。對流氣流就是在熱空氣上升的同時有冷空氣下降，就像你把小的發光物體放入一鍋正在煮沸的開水中所看到的情景一樣。與內核和輻射層發生的輻射傳遞相比，對流氣流能以更快的速度將質子帶到太陽表面。在輻射層和對流層，質子與空氣分子發生反應的次數相當頻繁，質子需要10萬～20萬年的時間才能到達太陽表面！

黑子、日珥和耀斑

通過望遠鏡的圖像，我們可以觀察到太陽上發生的幾種有趣的現象：黑子、日珥和耀斑。日珥和耀斑對地球影響巨大。下面就讓我們來看一下黑子、日珥和耀斑。

◎黑子

黑子是太陽上出現的黑色而低溫的區域。黑子通常成對出現，它們是穿過太陽表面的強大磁場（強度約為地球磁場的5000倍）。磁力線從一個黑子穿出，又進入另一個黑子。磁場是由在太陽內部運動的氣體形成的。黑子活動的周期平均是11年，其中既有活動最多的年份也有活動最少的年份。在當前的活動周期中，2002年是黑子活動較多的一年，而2007年是黑子活動較少的一年。

活動周期為何是11年，我們還不得而知，下面是兩種可能的猜測。

☆ 太陽旋轉的不均衡導致太陽內部的磁力線發生扭曲變形。變形后的磁力線穿過太陽表面，形成黑子對。最終，磁力線斷裂，黑子活動就減少。新的循環開始。

☆ 巨大的氣體管在較高的緯度繞著太陽內部旋轉，然后開始向赤道附近運動。當這些氣體管相互擠壓著向前運動時，就形成了黑子。氣體管在到達赤道后就開始分解，黑子也就消失了。

◎日珥

有時，氣體云層會升高，從黑子對沿著磁力線運動。這些拱形的氣體被稱為“日珥”。日珥可以持續2～3個月，在太陽表面上方升高到或超過5萬千米。當達到這個高度后，日珥就會噴發數分鐘或數小時，噴出的大量物質以1000千米/秒的速度穿過日冕，到達外太空。這種噴發被稱為“日冕物質拋射”。

如果噴發的日珥朝著地球的方向運動，就會影響通訊、航海系統，甚至輸電線路，同時在夜空中形成可見的極光。

◎耀斑

有時在結構復雜的黑子群中，會發生突然而劇烈的爆炸。這些爆炸被稱為“耀斑”。科學家認為，由于太陽磁場集中的區域里磁場發生了突然的變化，因此會發生耀斑現象。隨著耀斑的發生，還伴有氣體、電子、可見光、紫外線以及X射線的釋放。當耀斑到達地球后，與地球兩極的磁場發生相互作用，會產生北極光和南極光。耀斑會對通訊、衛星，甚至輸電線路造成干擾。輻射和粒子將空氣離子化，阻止了無線電波在衛星與地面之間或地面與地面之間的運動。空氣中離子化的粒子可以在輸電線路中產生電流，造成功率驟增。功率驟增會使輸路超負荷，從而導致斷電。