天文学基础论文——太阳

　　天文学是人类运用所掌握的最新的物理学、化学、数学等知识以及最尖端的科学技术手段，对宇宙中的恒星、行星、星系以及其它像黑洞等天文现象进行专业研究的一门科学。它是一门基础学科，也是一门集人类智慧之大成的综合系统。天文学往往引起人们神秘莫测的感觉，他研究的大都是遥不可及的东西，不能用尺量，不能用称约，更不能改变它的条件。只能远远的看着，有关他的知识全靠人们依据观测推理取得。我们每天都能看见太阳，但是有多少人了解它呢，下面让我来揭示太阳的奥秘。
　　
　　一﹑太阳的定义
　　
　　太阳是距离地球最近的恒星，是太阳系的中心天体。太阳系质量的99.87%都集中在太阳。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等，都围绕着太阳运行（公转）。
　　
　　二﹑太阳的概念
　　
　　在茫茫宇宙中，太阳只是一颗非常普通的恒星，在广袤浩瀚的繁星世界里，太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。只是因为它离地球较近，所以看上去是天空中最大最亮的天体。其它太阳系外恒星离我们都非常遥远，即使是最近的恒星，也比太阳远27万倍，看上去只是一个闪烁的光点。太阳是位于太阳系中心的恒星，太阳质量的大约四分之三是氢，剩下的几乎都是氦，包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%.地球围绕太阳公转的轨道是椭圆形的，每年7月离太阳最远（称为远日点），1月最近（称为近日点），平均距离是1亿4960万公里（天文学上称这个距离为1天文单位）。
　　
　　以平均距离算，光从太阳到地球大约需要经过8分19秒。太阳光中的能量通过光合作用等方式支持着地球上所有生物的生长，也支配了地球的气候和天气。太阳圆面在天空的角直径为32角分，与从地球所见的月球的角直径很接近，是一个奇妙的巧合（太阳直径约为月球的400倍而离我们的距离恰是地月距离的400倍），使日食看起来特别壮观。由于太阳比其他恒星离我们近得多，其视星等达到-26.8,成为地球上看到最明亮的天体。太阳每25.4天自转一周，每2亿年绕银河系中心公转一周。太阳因自转而呈轻微扁平状，与完美球形相差0.001%,相当于赤道半径与极半径相差6km.
　　
　　三﹑基本参数
　　
　　日地平均距离（1天文单位）：1.49597870×10^11米（1亿5千万公里）日地最远距离：1.5210×10^11米日地最近距离：1.4710×10^11米远日点与近日点距离相差500万千米
　　
　　直径：大约1392020公里（地球直径的109倍）表面面积：大约6.09×10^12平方千米
　　
　　体积：大约1.412×10^18立方千米（地球的1300000倍）质量：大约1.989×10^30千克（地球的333400倍）密度：大约1411千克/立方米大约相对于地球密度：0.26
　　
　　大约相对于水的密度：1.409大约表面重力加速度：2.74×10^2米/秒^2（为地球表面重力加速度的27.9倍）
　　
　　大约表面温度：5770开中心温度：大约1500万开
　　
　　日冕层温度：5×200开太阳寿命：约100亿年（现在大约46亿年）
　　
　　太阳年龄：约46亿年天文符号：☉
　　
　　四﹑太阳构造
　　
　　组成太阳的物质大多是些普通的气体，其中氢约占71.3%、氦约占27%,其它元素占2%.太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区和对流区、太阳大气。太阳的大气层，像地球的大气层一样，可按不同的高度和不同的性质分成各个圈层，即从内向外分为光球、色球和日冕三层。我们平常看到的太阳表面，是太阳大气的最底层，温度约是6000开。它是不透明的，因此我们不能直接看见太阳内部的结构。
　　
　　太阳的内部主要可以分为三层：核心区、辐射层和对流层。
　　
　　太阳的核心区域半径是太阳半径的1/4,约为整个太阳质量的一半以上。太阳核心的温度极高，达到1500万℃，压力也极大，使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生，从而释放出极大的能量。太阳中心区的物质密度非常高。每立方厘米可达160克。太阳在自身强大重力吸引下，太阳中心区处于高密度、高温和高压状态。是太阳巨大能量的发源地。太阳中心区产生的能量的传递主要靠辐射形式。
　　
　　太阳中心区之外就是辐射层，辐射层的范围是从热核中心区顶部的0.25个太阳半径向外到0.71个太阳半径，这里的温度、密度和压力都是从内向外递减。从体积来说，辐射层占整个太阳体积的绝大部分。太阳内部能量向外传播除辐射，还有对流过程。即从太阳0.71个太阳半径向外到达太阳大气层的底部，这一区间叫对流层。这一层气体性质变化很大，很不稳定，形成明显的上下对流运动。这是太阳内部结构的最外层。
　　
　　五、太阳活动
　　
　　光球表面着名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡，大多呈现近椭圆形，在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑，但实际上它们的温度高达4000℃左右，一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化，这种变化反映了太阳辐射能量的变化。太阳黑子的变化存在复杂的周期现象，平均活动周期为11.2年。天文学家把太阳黑子最多和最少的年份称之为“太阳活动峰年”和“太阳活动谷年”.太阳黑子是太阳表面温度相对较低而显得黑的区域，黑子会对地球的磁场和电离层产生干扰，指南针不能正确指示方向，动物迷路，无线电通讯受到严重影响或中断，直接危害通讯系统安全。对人体健康有一定危害。
　　
　　在1173~1976年间，发生了56次流行性大感冒，都出现在太阳黑子活跃的年份，死于心肌梗塞的病人数量也急剧增加。因此，太阳黑子量达到高峰期时，人类要及早预防流行性疾病有趣的是，太阳黑子多的时候，气候干燥，农业丰收，黑子少的时候，暴雨成灾。太阳黑子数目增多的时候，地球上的地震也多。植物的生长也随着太阳黑子的出现而呈现11年周期的变化，黑子多长得快，黑子少长得慢。
　　
　　太阳耀斑是一种剧烈的太阳活动。一般认为发生在色球层中，所以也叫“色球爆发”.其主要观测特征是，日面上（常在黑子群上空）突然出现迅速发展的亮斑闪耀，其寿命仅在几分钟到几十分钟之间，亮度上升迅速，下降较慢。特别是在太阳活动峰年，耀斑出现频繁且强度变强。这一增亮释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量，或相当于上百亿枚百吨级氢弹的爆炸。耀斑更主要表现在从射电波段直到X射线的辐射通量的突然增强，将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。当耀斑辐射来到地球附近时，与大气分子发生剧烈碰撞，破坏电离层，使它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信，以及电视台、电台广播，会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层大气作用，产生极光，并干扰地球磁场而引起磁暴。耀斑对气象和水文等方面也有着不同程度的直接或间接影响。
　　
　　太阳光球层上比周围更明亮的斑状组织。用天文望远镜对它观测时，常常可以发现：在光球层的表面有的明亮有的深暗。比较明亮的斑点叫做“光斑”.光斑比太阳表面高些，可以算得上是光球层上的“高原”.光斑也是太阳上一种强烈风暴，天文学家把它戏称为“高原风暴”.光斑的亮度只比宁静光球层略强一些，一般只大10%;温度比宁静光球层高300℃。光斑不仅出现在光球层上，也出现在色球层上。不过，出现在色球层上的不叫“光斑”,而叫“谱斑”.
　　
　　日冕会有向外膨胀运动，并使得冷电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成太阳风。由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子--质子和电子等组成，但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似，所以称它为太阳风。太阳风是一种连续存在，来自太阳并以200-800km/s的速度运动的等离子体流。太阳风有两种：一种持续不断地辐射出来，速度较小，粒子含量也较少，被称为“持续太阳风”;另一种是在太阳活动时辐射出来，速度较大，粒子含量也较多，这种太阳风被称为“扰动太阳风”.
　　
　　米粒组织是太阳光球层上的一种日面结构。呈多角形小颗粒形状，得用天文望远镜才能观测到。米粒组织的温度比米粒间区域的温度约高300℃，因此，显得比较明亮易见。虽说它们是小颗粒，实际的直径也有1000公里-2000公里。明亮的米粒组织很可能是从对流层上升到光球的热气团，不随时间变化且均匀分布，且呈现激烈的起伏运动。米粒组织上升到一定的高度时，很快就会变冷，并马上沿着上升热气流之间的空隙处下降；寿命也非常短暂，来去匆匆，从产生到消失，几乎比地球大气层中的云消烟散还要快，平均寿命只有几分钟。
　　
　　天文学对于人类的意义绝非一个“不简单”可以形容的。他的所讲述的也决不仅仅体现于我上面所说的这个方面。天文学这一学科就像天空一样广袤无边，人类要走的路还很长，要探索的旅程还很远。而人是一切发现的原动力，所以对于天文学爱好者及专门从事天文学的职业工作者来说，任重而道远！