宇宙之骄子

宇宙之骄子_太阳_炽热气体组成的恒

1.宇宙之骄子——太阳

（1）太阳是一颗普通的恒星吗？

太阳的一生当中带着许多“最”的头衔：看上去最大、最亮、和人类关系最密切。其实，之所以这样评价它，是因为它离我们最近。须知在数以万计的恒星中，它是其实十分普通的一员。

太阳

在众多恒星中，太阳的个头居中，比它还小得多的是天狼伴星，半径只有5080.7千米，比地球还小；而中子星通常是有一二十千米大小。太阳的体重也是居中的，它的体积是2×10²⁷立方米，约是地球的1.3×10⁴万倍，是太阳系的中心天体，银河系中的一颗中等大小恒星。距离地球1.5×10⁸千米，半径约69.6万千米，据估算，从地球到太阳上步行要走3500多年，就是坐飞机，也要20多年。它的平均密度为1409克/立方厘米，质量1989×10³³克，表面温度5770K（1K＝-272.15℃），中心温度1500万K。由里向外分别为太阳核反应区、太阳对流层和太阳大气层。其中心区不停地进行热核反应，所产生的能量以辐射方式向宇宙空间发射。其中二十二亿分之一的能量辐射到地球，成为地球上光和热的主要来源。

（2）太阳元素知多少

我们平常看到的太阳表面，是太阳大气的最底层，温度约6000℃。它是不透明的，因此我们不能直接看见太阳内部的结构。但是，天文学家根据物理理论和对太阳表面各种现象的研究，建立了太阳内部结构和物理状态的模型。那么，它究竟由什么物质所组成，它的结构又是怎样的呢？

太阳的耀斑和日饵

太阳的结构从里向外主要分为：热核反应区、辐射区、对流区和大气层。太阳能量的99%由中心的核反应区的热核反应区产生。太阳中心的温度和密度极高，它发生着由氢聚变为氦的热核反应。而该反应足以维持100亿年，因此，太阳目前正处于中年期，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%，其他元素占2%。

太阳和地球一样也有大气层，太阳的大气层从内向外分为光球、色球和日冕三层。

光球层

光球层表面

太阳光球就是我们平常所看到的太阳圆面，通常所说的太阳半径也是指光球的半径。光球的表面是气态的，其平均密度只有水的几亿分之一，但由于它的厚度达500千米，所以光球是不透明的。光球层的大气中存在着激烈的活动，用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构，很像一颗颗米粒，称之为米粒组织。它们极不稳定，一般持续时间仅为5～10分钟，其温度要比光球的平均温度高出300℃～400℃。目前认为这种米粒组织是光球下面气体的剧烈对流造成的现象。

太阳光球层的全貌

光球表面另一种著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，倘若能把黑子单独取出，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。

温度较高的色球层

色球层

紧贴光球以上的一层大气称为色球层，平时不易被观测到，过去这一区域只是在日全食时才能被看到。当月亮遮掩光球明亮光辉的一瞬间，人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩，那就是色球。色球层约厚8000千米,它的化学组成与光球基本上相同，但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中，离热源越远处温度越低，而太阳大气的情况却截然相反，光球顶部接近色球处的温度差不多4300℃，到了色球顶部温度竟高达几万度，再往上，到了日冕区温度则陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解，但是至今也没有找到确切的原因。

色球和日珥

在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰，这就是天文上所谓的“日珥”。日珥是迅速变化着的活动现象，一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时，日珥的形状也可说是千姿百态，有的如浮云烟雾，有的似飞瀑喷泉，有的好似一弯拱桥，也有的酷似团团草丛，不胜枚举。天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢将日珥分成宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类。最为壮观的要属爆发日珥，本来宁静或活动的日珥，有时会突然“怒火冲天”，把气体物质拼命往上抛射，然后回转着返回太阳表面，形成一个环状，所以又称环状日珥。

日冕

在日全食时的短暂瞬间，常常可以看到太阳周围除了绚丽的色球外，还有一大片白里透蓝，柔和美丽的晕光，这就是太阳大气的最外层──日冕。日冕的范围在色球之上，一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕中物质更加稀薄，它还会有向外的膨胀运动，并使得热电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成太阳风。

太阳看起来很平静，实际上无时无刻不在发生剧烈活动。太阳表面和大气层中的活动现象，诸如太阳黑子、耀斑和日冕物质喷发等，会使太阳风大大增强，造成许多地球物理现象，例如极光增多、大气电离层和地磁的变化。太阳活动和太阳风的增强还会严重干扰地球上无线电通信及航天设备的正常工作，使卫星上的精密电子仪器遭受损害，地面电力控制网络发生混乱，甚至可能对航天飞机和空间站中的宇航员生命构成威胁。因此，监测太阳活动和太阳风的强度，适时作出“空间气象”预报，显得越来越重要。

日冕

在银河系内一千多亿颗恒星中，太阳只是普通的一员，它位于银河系的对称平面附近，距离银河系中心约2.6万光年，它一方面绕着银心以250千米/秒的速度旋转，另一方面又相对于周围恒星以197千米/秒的速度朝着织女星附近方向运动。

太阳的年龄约为46亿年，它还可以继续燃烧约50亿年。在其存在的最后阶段，太阳中的氦将转变成重元素，太阳的体积也将开始不断膨胀，直至将地球吞没。在经过一亿年的红巨星阶段后，太阳将突然坍缩成一颗白矮星——所有恒星存在的最后阶段。再经历几万亿年，它最终将完全冷却,然后慢慢地消失在黑暗里。

太阳风暴

在我们的生活中听说过很多关于“风暴”的事例，比如在我国的沿海地区每年夏季都要发生的台风就是一种“风暴”。但是它究竟和我们现在要讲的“风暴”是否一样呢？

太阳风暴形成地球外层大气的极光

其实，“太阳风暴”就是太阳风，它是从太阳的外层大气— —日冕中不断发出的、稳定的粒子流，它的主要成分是质子和电子。

这股劲“风”非常快，当它们到达地球轨道附近时，速度还有450千米/秒，粒子的密度约每立方米8×10⁶个，“温度”高达几十万摄氏度。由于粒子的密度毕竟很低，我们并不担心会被这种“高温”烫伤，但它的强大的电荷作用却是宇航员的大敌。因此，对载人的航天器而言，还是避避风头为妙。在航天专家的眼里， “太阳风”的预报或许比地球上风向的预报更为重要。

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那我们怎么样才能观测到“太阳风”呢？

太阳风

“太阳风”虽然不会像地球上的风暴那样产生飞沙走砾、浓烟滚滚的可见效果，却能以它独特的方式显示自己的存在。那便是彗星的离子尾，彗星的离子尾在太阳风的中正、负电荷的作用下，拉成细长而背向太阳的大尾巴。“太阳风”的风源在“冕洞”，它主要分布在太阳的极区。此处的粒子受到的引力较小，于是“一窝风”地从“冕洞”中向外逃逸，直到吹起波及整个太阳系的“超级大风暴”。

太阳黑子

在我国古代《汉书·五行志》中记载着公元前28年5月10日的那天：“日出黄，有黑器，大如钱，居日中央。”后来天文学家考证，这是世界上最早关于黑子的记录。

那么，好好的太阳中怎么就突然多了一块大如钱的黑点呢？

太阳黑子

在太阳的光球层上常常可以看到很多黑色斑点，它们叫做“太阳黑子”。太阳黑子在日面上的大小、多少、位置和形态等每天都不同。太阳黑子是光球层物质剧烈运动而形成的局部强磁场区域，也是光球层活动的重要标志。长期观测太阳黑子就会发现，有的年份黑子多，有的年份黑子少，有时甚至几天、几十天日面上都没有黑子。天文学家们早就注意到，太阳黑子从最多或最少的年份到下一次最多或最少的年份，大约相隔11年。也就是说，太阳黑子有平均11年的活动周期，这也是整个太阳的活动周期。天文学家把太阳黑子最多的年份称之为“太阳活动峰年”，把太阳黑子最少的年份称之为“太阳活动宁静年”。

那黑子为什么是黑的呢？其实，黑子之所以称为黑子，是因为它的温度相对于光球来说比较低，因此显现的颜色和光线较暗，通常光球的温度为6000℃，而黑子的温度则在3845 ℃~ 5315℃。黑子虽黑，但将它单独取出，它的光比月亮还要亮！

畸变的磁场引起太阳黑子

太阳的温度是很高的，不然我们就不会感觉到它的温暖。但是，存在它内部的黑子为什么会有那么低的温度呢？其实这是个还没有定论的问题。有些人认为，是太阳黑子区的强磁场阻止了太阳深处的热量传到黑子表面，使它温度降低；另一些人认为，通过非辐射方式将黑子区的能量大量传输出去而使黑子温度降低。

太阳黑子的放大图

天文学家曾经观察到在黑子出现的同时，太阳不但不会变暗，反而会变得比平时还要亮一些，太阳亮度的这种反常的现象怎样解释呢？原来人们观察太阳时，注意力过多地集中在“黑无常”——黑子身上，而忽视了它的兄弟“白无常”——光斑。在黑子大量出现的同时，还出现了许多光斑——黑子附近及太阳表面其他部位远比光球亮的亮斑。它们的亮度足以补偿黑子减弱的光亮，因而造成整个太阳的亮度在黑子增多时反而会变得更亮的奇观。

太阳是离我们最近的恒星，太阳的这种变化会不会给我们的生活带来一定的影响呢？有学者认为，太阳总亮度的变化可能会导致地球大气的明显变化，其长程效应，甚至能导致几百万年后部分物种的灭绝。这是显示日地间密切关系的又一有力证据。所以，观察太阳黑子的活动对于我们人类的生活很有帮助。

太阳耀斑

在太阳活动的范围之内除了有黑子外还有一种叫“耀斑”。

太阳耀斑的变化

太阳耀斑是一种最剧烈的太阳活动。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。

太阳耀斑

别看它只是一个亮点，一旦出现，简直就是一次惊天动地的大爆发。这一增亮释放的能量相当于10万~100万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；而一次较大的耀斑爆发，在一二十分钟内可释放10千亿～25千亿焦耳的巨大能量，除了日面局部突然增亮的现象外，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；耀斑所发射的辐射种类繁多，有紫外线、X射线和γ射线红外线和射电辐射，还有冲击波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射线。

耀斑对地球空间环境造成很大影响。太阳色球层中一声爆炸，地球大气层即刻出现缭绕余音。耀斑爆发时，发出的大量高能粒子到达地球轨道附近时，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。

太阳耀斑

此外，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。正因为如此，人们对耀斑爆发的探测和预报的关切程度与日俱增，且正在努力揭开耀斑迷宫的奥秘。

对此还有一个故事呢！第二次世界大战时期，有一天，德国前线战事吃紧，后方德军司令部报务员布鲁克正在繁忙地操纵无线电台，传达命令。突然，耳机里的声音没有了。他检查机器，电台完整无损，拨动旋钮，改变频率，仍然无济于事。结果，前线失去联系，像群龙无首似的陷入一片混乱，战役以失败而告终。布鲁克因此受到军事法庭判处死刑。他仰天呼喊“冤枉！冤枉！”后来查清，这次无线电中断，“罪魁祸首”是耀斑。布鲁克的死实在冤枉。他的死在于人们当时对耀斑还不了解。

太阳耀斑

日全食

日全食连续曝光图

在很小的时候我们就听大人们讲过关于日全食的故事。传说是什么怪物把太阳给吃了，所以人们要敲锣打鼓地去把太阳给要回来。当然，这是由于当时人们对天象还不了解，对于一些奇怪的自然现象就会用神话故事来解释。现在，我们大家可能对于日全食都不陌生了，但是，你知道更多关于它的秘密吗？

日全食见到的日冕

日食现象是当月球绕地球转到太阳和地球中间时，如果太阳、月球、地球三者正好排成或接近一条直线，月球就会挡住了射到地球上去的太阳光，月球身后的黑影正好落到地球上，这时就会发生日食现象。发生日食的时间必定在“朔日”，也就是农历初一。

每年日食最多出现五次，如果出现五次，那么一定都是偏食。地球上每年至少有二次日食。在南北极地区只能看到日偏食。日全食大约一年半发生一次。每次日食都是在日出时从某一点开始，然后沿着日食带在日没时结束。从开始点到结束点大约绕地球半圈。一次日全食的过程可以包括以下五个时期：初亏、食既、食甚、生光、复圆。

日全食

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如何观测日食

对于日食这么有趣的现象你一定很想亲自去观看一下，那你知道如何观测日食吗？

首先是目视观测方法。目视观测即用肉眼直接观测或用肉眼通过仪器进行观测。首先申明，不能直接用肉眼观测太阳。因为太阳光很强使你无法观测，甚至会烧伤你的眼睛，观测时必须有减光装置，否则无法观测！准备好之后你可以这样来做：

一、戴上一副足够深色的墨镜。

二、找一块玻璃在煤油灯上把它熏黑。日食发生的时候可隔着这块熏黑了的玻璃观测。

三、用一张或几张废照片底片，把它们重叠起来，日食发生的时候隔着这些底片看太阳，此种方法可根据太阳光的强弱随时增减底片层数，还可以装在自制的眼镜框上，使用起来很方便。

四、取一盆清水倒入适量墨汁，待静置平稳后通过它看太阳的倒影，这是一种简单易行的观测方法。

另外，利用小型望远镜看太阳的投影像，投影板安装在目镜一端，调好目镜焦距，使投影板上出现清晰的太阳像，日食发生的时候就可以在投影板上观测日食的全过程。

日全食时太阳本体全部被遮，只剩下太阳的高层大气— —日冕，这时光线柔和、景色宜人，可以放心大胆地直接用肉眼去看了，但在偏食时，太阳光仍是比较强的，为保护眼睛，还需要通过减光设备去观测，不能用肉眼直接观测，这一点请爱好者们务必十分注意。

发生日全食会不会对我们的生活产生一定的影响？

发生日全食时，动物常常准备睡觉，或行为异常。当地的温度通常会下降至少20℃以上。当99%的太阳表面被覆盖时，能看到的晨昏蒙影现象。光线穿过树叶的缝隙投影出新月的影子。在日全食期间，地平线的周围会有一个窄的光带，这是因为观察者并不是直接站在月亮的影子下面，地球和月亮有一定的距离。在现代的原子钟出现之前，天文学家通过对日食的古代记录进行研究，发现地球旋转的周期每个世纪变慢了0.001秒。另外，日全食在科学上也有很重要的影响。因为有些科学问题要靠日全食的观测来解决。爱因斯坦的相对论说光线经过太阳旁边的时候，会受太阳的引力影响而曲折。没有日全食的时候，太阳近旁的恒星当然就都看不见。

关于日食的知识

20年来的观测，都证明爱氏的相对论不错。还有，要研究色球和日冕的物理性质，日食的时候最方便。有人在日食的时候寻找比水星更接近太阳的行星，结果都没有找到。计算出来的月亮运动得靠日食时间的测定来校正它。

2009年7月22日上午9点35分中国境内发生日全食。这次日全食在长江流域如上海、合肥、苏州、杭州等地都能够观看，其中铜陵是最佳观测点。有文献指出若发生日全食时天气晴朗，甚至将可以在日全食期间观测到天上的星星！此次日全食是人类近百年里持续时间最长的一次，在我国的最佳观测点舟山浪岗山岛，持续时间6分钟04秒，其他国家的最佳观测点在太平洋某小岛上，达到6分钟44秒。据科学家推测2012年还会发生一次日全食。

太阳帆

在生活中我们见过千帆竞发、百舸争流的情景，那你想过这种场面发生在太空中的样子吗？其实，这种情况正在太空中发生着，它不是借风力而行，而是靠太阳。

太阳帆

太阳帆是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。由于这种推力很小，所以航天器不能从地面起飞，但在没有空气阻力存在的太空，这种小小的推力仍然能为有足够帆面面积的太阳帆提供加速度的能力。如先用火箭把太阳帆送入低轨道，则凭借太阳光压的加速，它可以从低轨道升到高轨道，甚至加速到第二、第三宇宙速度，飞离地球，飞离太阳系。如果帆面直径为300米，可把0．5吨质量的航天器在200多天内送到火星；如果直径大到2000米，可使5吨质量的航天器飞出太阳系。

著名天文学家开普勒在400年前就曾设想不要携带任何能源，仅仅依靠太阳光能就可使宇宙帆船驰骋太空。但太阳帆飞船这一概念到20世纪20年代才明晰起来。

1924年，俄罗斯航天事业的先驱康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基和他同事弗里德里希·灿德尔明确提出“用照到很薄的巨大反射镜上的阳光所产生的推力获得宇宙速度”。因此，灿德尔首先提出了太阳帆：一种包在硬质塑料上的超薄金属帆的设想，成为今天建造太阳帆的基础。

世界上第一艘太阳帆宇宙飞船于2005年英国夏令时21日20时46分(北京时间22日4时46分)发射升空，但发射约20分钟后地面控制站突然接收到混乱信号，此后就与飞船失去了联系。此艘太阳帆宇宙飞船被命名为“宇宙一号”。

太阳帆

此后，直到2010年8月，日本人才研制了太阳帆升空并进行170千米高的短暂亚轨道实验，打开了两个长约10米的树脂薄膜帆板，检验了光帆展开的可行性，之后火箭和光帆坠入大海。美国航宇局目前也在进行太阳帆飞船的研究，并为选择太阳帆的制造材料进行了大量测试工作，还探讨了如何发射以及太阳帆在太空怎样展开等问题。美国2010年成行的太阳帆飞船将历经15年以上的航程，飞行37亿千米直到太阳系边缘。

太阳帆

科学家们认为，“太阳帆”飞船可能是人类星际旅行的唯一希望，因为以太阳光作为动力，可减少宇宙飞船携带的大量燃料，增加其机动性范围，使其在太空停留更长的时间，而且只要有阳光存在的地方，它就会不断获得动力加速飞行。太阳帆代表了人类未来太空飞行的技术，如果这次试验能够成功，它将为开发新型宇宙发动机方向迈出重要一步。人类未来完全可以利用太阳帆从事深空探索，并给人类的太空旅行带来一场新的革命。

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关于太阳的传说

俗话说，万物生长靠太阳，没有太阳，地球上就不可能有姿态万千的生命现象，当然也不会孕育出作为智能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖，它带来了日夜和季节的轮回，左右着地球冷暖的变化，为地球生命提供了各种形式的能源。所以，在人类历史上，太阳一直是许多人顶礼膜拜的对象。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。而在古希腊神话中，太阳神则是宙斯的儿子。那你听说过关于太阳的神话传说吗？下面让我们一起来分享下面关于太阳的神话传说吧。

太阳滋养万物

一、希腊太阳神话

太阳神阿波罗是天神宙斯和女神勒托所生之子。神后赫拉由于妒忌宙斯和勒托的相爱，残酷地迫害勒托，致使她四处流浪。后来总算有一个浮岛德罗斯收留了勒托，她在岛上艰难地生下了日神和月神。于是赫拉就派巨蟒皮托前去杀害勒托母子，但没有成功。后来，勒托母子交了好运，赫拉不再与他们为敌，他们又回到众神行列之中。

太阳神阿波罗

阿波罗为替母报仇，就用他那百发百中的神箭射死了给人类带来无限灾难的巨蟒皮托，为民除害。阿波罗在杀死巨蟒后十分得意，遇见小爱神厄洛斯时便讥讽他的小箭没有威力，于是厄洛斯就用一支燃着恋爱火焰的箭射中了阿波罗，而用一支能驱散爱情火花的箭射中了仙女达佛涅，要令他们痛苦。达佛涅为了摆脱阿波罗的追求，就让父亲把自己变成了月桂树，不料阿波罗仍对她痴情不已，这令达佛涅十分感动。而从那以后，阿波罗就把月桂作为饰物，桂冠成了胜利与荣誉的象征。每天黎明，太阳神阿波罗都会登上太阳金车，拉着缰绳，高举神鞭，巡视大地，给人类送来光明和温暖。所以，人们把太阳看作是光明和生命的象征。

二、北欧太阳神话

弗蕾是丰饶、兴旺、爱情、和平之神,是美丽的仙国阿尔弗海姆的国王。传说他与巴尔德尔同为光明之神,或称太阳神。他属下的小精灵在全世界施德行善。他常骑一只长着金黄色鬃毛的野猪出外巡视，人人都享受着他恩赐的和平与幸福。他有一把宝剑,光芒四射,能腾云驾雾，他还有一只袖珍魔船,必要时可运载所有的神和他们的武器。

三、中国太阳神话传说

在中国古典诗歌作品中,太阳意象不仅出现次数多,而且涉及的内容也十分丰富。它的起源可追溯到原始的太阳崇拜,后来逐渐衍生出皇权、家庭温暖、时间短暂、离情别恨等多种含义。太阳意象的形成、演变，深深寄寓着我们整个中华民族的精神和意志,成为古代文人喜用善用的文学意象之一。

相传上古时期，夏代有个国家叫有穷国，国王是一个名叫后羿的英俊男子。后羿不仅长得潇洒，而且文武双全，天文、地理无所不知，谋略、武艺无所不精，尤其还射得一手好箭。有穷国在后羿的英明治理下，蒸蒸日上，威震四方。人们丰衣足食，安居乐业，日出而作，日落而息，呈现一派丰盛祥和的景象。

太阳神鸟

后羿每天处理完国事后，就带上心爱的弓箭(听说此箭乃神灵所赐)，到射箭场进行练习，日复一日，年复一年，从未间断。他的箭术已到出神入化、无人能比的地步。日子在和平、美满中一天天过去，有穷国日趋繁荣。就在人们沉浸在幸福、满足之中时，突然，祸从天降。

后羿射日

那是仲夏的一天，那天早晨和往日并无不同，可到了日出时候，东方一下子升出来十个太阳，把大地炙烤得如同大火炉，百姓痛苦万分。见此情景，后羿回首最后一次看了看他的臣民、他的王宫，然后抬起头，举起手中的箭，缓缓拉开弓。“嗖”，只听一声巨响，被击中的太阳应声坠下，随即不知去向。臣民一片欢呼，呐喊声、战鼓声穿透云霄。后羿一鼓作气，连连拉弓，又射落了七颗。还剩最后两颗了，他已精疲力竭，可他知道，天上只能留下一颗太阳，如果此时放弃，就意味着前功尽弃。他再一次举起箭，用尽全身力气，将第九颗太阳击落后，便一头栽倒在地，再也没起来。一切恢复了原样，而勇敢、可敬的后羿却永远闭上了眼睛……

后羿射日