當然,並不是說其中沒有鐵和銅之類的重金屬。但太陽光球的溫度在表麵上就約有6000度,中心部分約1300萬度。在這樣驚人的高溫之下,重金屬一下子就被它燒成氣體了。太陽雖說完全是由氣體組成的,可是這些氣體越到內部被擠壓得越密越緊,在中心部分氣體的密度竟比鐵還大13倍。
太陽的重量
熾熱的氣體如果放在宇宙的空間裏,它會立刻向四麵八方跑掉的。為什麼太陽光球老是停在那裏不散呢?這是因為太陽的質量太大,用它本身的強大引力把想要跑掉的氣體給拉住了。
那麼,太陽的重量究竟有多大呢?若用數字寫出來,約為2 000 000 000 000 000 000 000 000 000噸,即2億億億億噸,等於地球的332958倍。
色球層和日珥
當日全食時,光球被月亮遮住,變成了一個黑色的太陽。於是在太陽的周圍,就出現了一些奇特的景象。
首先出現的是在緊貼光球的外麵圍著一層玫瑰色的圓弧,厚度大約有10000千米,叫作色球層。色球層相當於太陽的大氣部分。
如果再仔細地觀察,從色球層當中有時向外麵猛烈地噴出高達幾萬千米的紅色火焰,有時像浮雲一樣,飄浮在色球層的上空。這種現象叫作日珥,它是溫度很高的氣團。
美麗的日冕
在日珥和色球層的外圍還有一層美麗的珍珠色的光芒,叫作日冕。日冕隻能在日全食時才能看到,它包圍著太陽,發出美麗的光輝,甚為奇觀。
日冕也叫作太陽白光,是一種稀薄的氣體,擴散在太陽的周圍。這種氣體,也和光球一樣,除了大部分是氫氣以外,還攙雜著一些氦氣。它和光球所不同的是溫度頗高,大約有100萬度。由於這樣的高溫,氫原子等就被分裂成原子核和電子。這些電子把光球的光給撞了回去,於是日冕就發出珍珠色的光輝。
日冕的光度相當於滿月光度的一半左右。平時受到晃眼光球的抵消,所以不倉暖到它。
在太陽活動激烈,黑子多起來的時候,日冕大致成形,平常它是向東西拉長成菱形。
不平靜的太陽
太陽,是和我們的地球關係最密切的天體。它是太陽係中心的天體,也是太陽係中唯一自己發光的天體。你看,它日複一日,年複一年,始終是那麼光輝、那麼燦爛。用天文學的術語來說,太陽是一顆穩定的恒星。
然而,就在這所謂寧靜而穩定的太陽上卻有著壯麗的景色,變幻的風雲,甚至猛烈的爆發,使太陽的麵貌顯得更加生氣勃勃、豐富多采。天文學家們把這些現象統稱為“太陽活動”。
說到太陽活動,那就離不開太陽黑子。它們好像是在太陽的臉龐上出現的“雀斑”,又很像是水麵上激起的漩渦。由於它們的溫度比日麵上周圍環境低些,所以看上去顯得比較“黑”,這是把它叫作黑子的原因。實際上,黑子也是很灼熱、明亮的,它的溫度大約是4500℃,但同它周圍環境溫度6000℃相比,就顯得又“冷”又“暗”了。
人類知道太陽上有黑色斑點存在這一事實,可以追溯到望遠鏡發明以前很久遠的年代。因為當日麵上出現大黑子群,同時太陽光又被薄雲或煙霧減弱的時候,是能夠直接用眼睛看見太陽黑子的。在我國曆史上,就有著古老而係統的觀測記錄。例如在我古代史書《漢書·五行誌》裏就已經有了非常詳細的記載:“成帝河平元年三月乙未,日出,黃,有黑氣大如錢,居日中央。”這就是世界聞名的公元前28年5月10日的太陽黑子記錄。後來,在我國的曆史書和地方誌裏不斷出現類似記載,這些記載現在對科學家們研究黑子周期仍然有著很大的參考價值。
到了1609年,意大利天文學家伽利略製造成功人類曆史上第一架天文望遠鏡以後,許多天文學家和業餘觀測者開始經常性地在望遠鏡後麵的投影屏上描下黑子的形狀、大小、位置,並且用不同方式對它們進行研究。
19世紀中葉,人類在對太陽黑子的研究中取得第一個關鍵性的進展。當時,德國有一位藥劑師名叫施瓦布,是個天文愛好者。他在1826年用一架小型天文望遠鏡觀測太陽,並且仔細地計算黑子每天在日麵上出現的數目。他從37歲開始,一直觀測到80歲,隻要天氣睛朗能見到太陽,就從不間斷。這樣,他連續觀測了整整43年。
施瓦布對太陽黑子連續觀測17年後,就發現黑子數目的變化有10年左右的周期。今天我們知道,比較準確的周期數值是11年左右,天文學家把它叫做一個太陽黑子周。在一個太陽黑子周裏,當黑子特別多的年份,太陽表麵會大量地出現一群一群的黑子,這時就叫“黑子極大”;而在黑子衰落的期間,太陽上又常常會幾天以至幾十天沒有一顆黑子,這時就叫“黑子極小”。
施瓦布把自己的觀測結果寄給當時德國著名的科學刊物《天文通報》,而編輯部卻毫不在意,遲遲不給發表。但是,施瓦布並沒有灰心,繼續堅持不懈地觀測。到了1851年,他積累的資料已經超過兩個完整的黑子周。嚴謹的科學工作無可辯駁地證實了施瓦布的觀測結果是完全正確的。這一年,德國著名科學家洪堡在自己的名著《宇宙》的第三卷裏采用施瓦布花了25年的辛勤勞動而取得的寶貴資料。
國際上統一規定,從1775年開始的那個11年周期當作第一周,往後順序排出每個11年周期的號數。
我們知道,太陽活動的內容是十分豐富的,黑子是曰麵活動區的核心。除了黑子以外,太陽活動還有耀斑、譜斑、日珥、日冕凝聚,以及各種射電爆發等等。為了進一步了解這些現象,讓我們先來介紹一下太陽大氣的結構。
平時,我們所見到的光亮的太陽表麵叫做光球,它大致有三四百千米厚。光球層的下麵叫對流層,我們雖然沒有辦法直接看見它,卻可以根據觀測到的光球層現象,推斷出在對流層中有著無數巨大的氣團,像水燒開時一樣上下翻騰。黑子就是在光球層中出現的。在黑子附近,人們還經常可以看見一些比周圍環境更亮些的斑塊,這就是光斑。
光球層的上麵叫色球層,它的厚度很不均勻,從幾千千米到1萬多千米不等。色球層中的溫度差別很大,它的底部隻有4000多度,頂部竟然達到100萬度左右。然而,色球層內的物質卻十分稀薄,所以它發出的光遠遠不如光球那麼強,因此我們平時看不到它。這就像白天烈日當空時看不見滿天的星鬥一樣。可是在日全食的時候,當月亮擋住了太陽光球,人們就可以看到太陽邊緣露出一圈粉紅色的細細的色球層,由於它的色彩動人,科學家們把它叫色球層。色球層好像一個燃燒著的大草原,不時有玫瑰色的火舌狀氣體升騰而起,最高可以達到幾十萬千米,這就是瑰麗奇特的日珥。現在即使在沒有發生日全食的時候,我們也可以用“色球望遠鏡”來觀測色球,並且可以把這壯麗的景象拍攝下來。由於日珥比整個色球的背景要暗,所以,在色球照片上,可以清楚地看到許多黑暗的長條,它們就是日珥在日輪上的投影。另外,在色球中還有一些較亮的區域叫“譜斑”,它們的磁場比較強。譜斑的形態和前麵提到的光斑非常相似,位置也和光斑基本一致。也就是說,在光球層中有光斑的地方,它的上空一定存在著譜斑。這說明它們在物理上存在著本質的聯係,而磁場正是這種聯係的紐帶。在譜斑區中經常會發生突然增亮的現象,這就是“耀斑”了。耀斑是太陽大氣中高度集中的爆發性的能量釋放過程。一個大耀斑,常常可以達到幾億顆氫彈爆炸那麼大的威力。耀斑一般發生在黑子群的上空或它的附近。當大耀斑爆發時,會使地球大氣電離層的電離度急劇增加,往往會導致地麵短波無線電信號的衰退甚至中斷。同時,大耀斑還發射出大量帶電粒子,尤其是質子,能嚴重危及宇宙飛船和人造衛星內的儀器以及宇航員的生命。因此,目前國內外對太陽活動的觀測和預報都非常重視。