太陽(The Sun)

Sol

   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)
   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)

   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)

   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。

   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。

   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。

   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。

   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。

   光球層之上有一個區域稱之為 色球層(chromosphere)

   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)。

   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。

   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)

   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。

   來關於太陽風的研究將會由最近所發射的 WindACESOHO 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。

   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。

   觀的日珥(環形的突起)常常可以在太陽的邊緣被看到(左圖)。

   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。

   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
      ---------  ---------  ------  -------  ----------  -----
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

關於這些名詞更詳細的資料及定義請參閱 數據資料頁

更多關於太陽的資料

開放性議題


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Bill Arnett; 最近更新日期: 2000 Nov 30