太陽家族的家譜
太陽係是以太陽為中心的天體係統。由各種各樣、數量眾多的天體組成,並形成一個像“家族”似的係統——在這個家族中太陽是一位“至高無上”的家長,用她那巨大的“引力之手”指揮著它周圍的無數個大小不一的家族成員。我們居住的地球也是太陽係家族的一個普通成員,與另外8個大行星——水星、金星、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星,好像一母所生的九個子女,一同圍繞著太陽運行。比九大行星小一輩的天體是衛星,它們像是行星的子女,圍繞各自的行星運行。與大行星同輩的小行星,像是大行星的小弟弟,形體雖小,但它們“人丁興旺”,被發現(正式編號)的已有3000多顆。還有數量眾多、形態獨特的彗星,它們也都是繞著太陽運行的天體。
太陽係家族還有數量極多的流星體,它們有的像一座小山,有的像一顆砂粒。當它們闖入大氣時,便與大氣摩擦而燃燒,形成流星現象。有些大流星體來不及燒完就撞到地麵從而成為隕星。
盡管太陽係內天體品種很多,有些品種數量很大。太陽質量占太陽係總質量的99.8%,它將太陽係裏的所有天體牢牢地控製在其周圍,使它們不離自己旋轉。同時,太陽又作為一顆普通恒星,帶領它們繞銀河係的中心運動。
假如把我們的太陽係比作一個大家庭,那麼太陽就是這個大家庭的一家之主了。
一家之長
清晨,當你站在茫茫大海的岸邊或登上五嶽之首的泰山,眺望東方冉冉升起的一輪紅日時,一種蓬勃向上的激情會從心底油然而生。人們熱愛太陽,崇拜太陽,讚美太陽,把太陽看作是光明和生命的象征。
太陽的身份證
光芒萬丈的太陽是自己發光發熱的熾熱的氣體星球。它表麵的溫度約6000℃,中心溫度高達1500萬℃。太陽的半徑大約是696000公裏,約是地球半徑的109倍。它龐大的身軀裏差不多可以容納130萬個地球。太陽的質量為1.989×10.27噸,是地球質量的332000倍,是九大行星總質量的745倍。知道了太陽的體積和質量,你能不能知道太陽的密度呢?先想一想,太陽的平均密度是1.4g/m3,約為地球密度的1/4。
太陽與地球的平均距離約1.5億公裏。這是一段多麼遙遠的空間距離啊!光的速度每秒是30萬公裏,從太陽上發出的光到達地球需要大概8分多鍾。
這段距離在天文學家們的眼裏,認為並不遙遠,他們常常把這段距離當作測量太陽係內空間的一把尺子,給它一個名稱叫“天文單位’”。拿這把尺子去衡量水星與太陽的平均距離是0.387個天文單位。木星與太陽的距離是5.2個天文單位。你看,這是多麼大的一把尺子啊!正因為如此,我們從地球上看到的太陽才好似“圓盤”大小。它在天空中對我們的張角大約半度,然而,我們已充分感受到了太陽強烈的光芒和酷熱的照射。你可以靜靜地想一想,地球上的動物、植物和微生物,不都是靠太陽來維持生命嗎?埋在地下的煤、石油和水,不也是太陽能量的轉換產物嗎?地球大氣和海洋的活動現象不也是太陽能量的作用嗎?地球上除原子能以外,太陽是一切能量的總源泉。“萬物生長靠太陽”這句話確實有它深刻的內涵。
說到這裏,不知你有沒有想到這樣的問題:太陽慷慨無私,向我們免費提供如此巨大的能量,整個地球接收的太陽能有多少呢?太陽發射出的能量有多大呢?科學家們設想在地球大氣層外放一個測量太陽總輻射能量的儀器,使它垂直太陽的光束,這樣測得的輻射不受地球大氣影響,在每平方厘米的麵積上,每分鍾接收的太陽總輻射能量是1.97卡,這個數值叫太陽常數。這個能量足以使1立方厘米的水溫升高約2℃。如果將太陽常數乘上以日地平均距離作半徑的球麵麵積,這就得到太陽在每分鍾所發出的總能量,這個能量約為每分鍾2.273×10.28焦耳。如果再把這個熱輻射能換算成機械功率,約為3.68×10.23千瓦。然而,太陽雖然做出如此驚人的奉獻,但是地球上僅接收到這些能量的22億分之一。可是,就是這微乎其微的能量,也使地球上享受到了溫暖和充足的陽光。太陽每年送給地球的能量約相當於100億億度電的能量。比全世界總發電量要大幾十萬倍,太陽能取之不盡,用之不竭,又無汙染。隨著科學技術的飛速發展,人類必將在利用太陽能方麵再創輝煌。
太陽的“內髒”
太陽內部結構可以分三層:太陽中心為熱核反應區;核心之外是輻射層;輻射區之外為對流層;對流層之外是太陽大氣層,太陽大氣層從裏向外分為光球、色球和日冕。
(1)熱核反應的中心區
太陽中心是熱核反應區。它的範圍約占整個太陽半徑的1/4,約為整個太陽體積的1/64。然而它的質量足足占整個太陽質量的一半以上。這表明太陽中心區的物質密度大得驚人,每立方厘米可達160克。水的密度為每立方厘米1.4克。太陽在自身強大重力吸引下,太陽中心區處於高密度、高溫和高壓狀態。核物理學理論指出,在這種條件下是物質的熱核反應,太陽能量的99%都是從這裏產生的。關於太陽能的產生方式,我們在下麵還有專門介紹。因此,太陽中心區是太陽的熱核反應區,是太陽巨大能量的發源地、是太陽充滿活力的心髒。