滿天的繁星,我們不知道哪一個最大,哪一個最重。因為,它們離我們實在太遙遠。
無數的星河,我們弄不清哪一條更近,哪一條更遠。因為,走進它們實在太困難。
太陽每天陪伴我們朝升夕落,恒星躲在黑暗中悄悄眨眼。當我們把無數最美好的讚語,不求回報地獻給了太陽、月亮與星辰時,更期待著的是知道其中讓人類關心的答案。
一、太陽係之主:太陽
1.遙遠的太陽:人類最崇拜的恒星
太陽是太陽係家族的主宰,處於太陽係的中心,它那強悍的身軀聚集了太陽係99.865%的質量,是太陽係所有行星質量總和的745倍,所以,它有足夠強大的吸引力,帶領它大大小小的兒女們圍著自己不停地旋轉。
光芒四射的太陽是一個熾熱的氣體球,在廣闊的恒星世界中它是一顆中等質量的充滿活力的壯年星。由觀測得知,日地的平均距離為149597870千米。太陽半徑對應地心所張的角度稱為角半徑,由觀測得到太陽的角半徑為16分,由此可計算出太陽的平均半徑為6.96×105千米,是地球赤道半徑的109倍;太陽體積約為地球體積的130萬倍;根據開普勒定律可得出太陽的質量為1.99×1030千克,約為地球質量的33萬倍。太陽是氣體球,所以它的密度比地球小得多,其平均密度為1.409克/厘米?,僅相當於地球密度的四分之一。
太陽表麵不斷向外輻射能量。太陽表麵的平均有效溫度為5770開(0開=-273.15攝氏度)。
太陽這個熾熱的氣體星球,從中心到邊緣可分為核反應區、輻射區、對流區和太陽大氣層。
太陽的中心核反應區僅占太陽體積的1/64,但是太陽能量的99%是由這裏的熱核反應產生的。由於太陽質量很大,在自引力作用下物質向中心聚集,使這裏成為極高密度(160克/厘米?)、極高溫度(1500萬開)的區域,發生著4個氫原子核聚變成一個氦原子核的熱核反應,從而釋放出巨大的能量。像這樣的熱核反應足可以維持100億年,所以太陽目前正處於風華正茂、精力充沛的中年期。
太陽核心產生的能量先通過輻射區,以輻射型式向外傳播,再經過對流區,以對流形式傳播,最後通過太陽大氣層發射出去。
太陽大氣的化學成分主要是氫(約占78.4%)和氦(占19.8%);太陽大氣層從內到外可分為光球、色球和日冕三層,它們的物理狀態和性質各不相同。
(1)光球
光球是太陽大氣的底層,厚度約為500千米,太陽的平均有效溫度即指光球表層的溫度。光球以輻射方式傳播能量,我們所看到的太陽的可見光,幾乎全部是由光球發出的。在大氣寧靜度比較好的條件下,用較大的望遠鏡觀測光球,可以看到它的整個表麵有顆粒狀結構,稱為“米粒組織”,較大的稱為“超米粒組織”。光球上亮的區域叫光斑。暗的黑斑叫太陽黑子。太陽黑子是太陽上的氣旋,往往在日麵上成群結隊地出現。黑子群多的時候太陽的活動就頻繁,叫太陽活動期,沒有或很少黑子時叫太陽寧靜期。太陽黑子活動有平均11.2年的周期,地球上的旱澇災害、地震、磁暴等與它有一定關係。
(2)色球
從光球表麵到2000千米高度為色球層,它的溫度比光球高得多,但發出的可見光不及光球的1%,因此我們平時見不到它。在日全食時,當月影剛剛把整個太陽的光球蓋起來的時候,色球層未被遮蓋的部分會呈現出狹窄的圓弧形的紅光。通過色球望遠鏡可以看到太陽色球層有許多“針狀物”,它們高速噴射著火舌、氣流。色球層還時常發生耀斑、譜斑和日珥等劇烈的活動。
2.太陽係是如何產生的
關於太陽係的起源問題,200年來一直沒有一種權威說法,人們提出了一種又一種假說,累計起來,有40種之多。其中影響比較大的,主要有以下幾種觀點。
(1)星雲說
這種觀點首先由德國偉大的哲學家康德提出來,幾十年以後,法國著名數學家拉普拉斯又獨立提出了這一觀點。他們認為,整個太陽係的物質都是由同一個原始星雲形成的,星雲的中心部分形成了太陽,星雲的外圍部分形成了行星。不過,康德和拉普拉斯的觀點也有著明顯的分歧,康德認為太陽係是由星雲的進化性演變形成的,先形成太陽,後形成行星;拉普拉斯則相反,他認為原始星雲是氣態的,且十分灼熱,因其高速旋轉,先分離成圓環,圓環凝聚後形成行星,太陽的形成要比行星晚些。盡管他們的觀點有這麼大的差別,但是大前提是一致的,因此人們便把他們聯係在一起,稱這一理論為“康德一拉普拉斯假說”。