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天文学释义
它的体积是地球的130多万倍,太阳系的中心天体.银河系的一颗普通恒星.与地球平均距离14960万千米,直径139万千米,从地球到太阳上去步行要走3500多年,就是坐飞机,也要坐20多年.平均密度1.409克/立方厘米,质量1.989×10^33克,表面温度5770℃,中心温度1500万℃.由里向外分别为太阳核反应区、太阳对流层、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.恒星也有自己的生命史,它们从诞生、成长到衰老,最终走向死亡.它们大小不同,色彩各异,演化的历程也不尽相同.恒星与生命的联系不仅表现在它提供了光和热.实际上构成行星和生命物质的重原子就是在某些恒星生命结束时发生的爆发过程中创造出来的.
太阳(Sun)是一颗普通的恒星,目前在赫-罗图上度过了主序生涯的一半左右.它是一个质量为1989.1亿亿亿吨(约为地球质量的33万倍)、直径139.2万km(约为地球直径的109倍)的热气体(严格说是等离子体)球.其平均密度为水的1.4倍,但这一平均密度隐含着很宽的密度范围,从超高密的核心到稀薄的外层.
作为一颗恒星太阳,其总体外观性质是,视星等为-26.3,光度为383亿亿亿瓦,绝对视星等(Mv)为+4.83,绝对热星等(Mb)为4.8,他是一颗**G2型矮星,有效温度等于开氏5770℃.太阳与在轨道上绕它公转的地球的平均距离为149597870km(499.005光秒或1天文单位).按质量计,它的物质构成是71%的氢、26%的氦和少量重元素.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(平均周期;赤道比高纬度自转得快),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(地球这一差值为21km,月球为9km,木星9000km,土星5500km).差异虽然很小,但测量这一扁平性却很重要,因为任何稍大一点的扁平程度(哪怕是0.005%)将改变太阳引力对水星轨道的影响,而使根据水星近日点进动对广义相对论所做的检验成为不可信.
太阳基本物理参数
半径:696295 千米.
质量:1.989×10^30 千克
温度:5770℃(表面) 1560万℃ (核心)
总辐射功率:3.83×10^26 焦耳/秒
平均密度:1.409 克/立方厘米
日地平均距离:1亿5千万 千米
年龄:约50亿年
到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量.在地球位于日地平均距离处时,地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量,称为太阳常数.太阳常数的常用单位为瓦/米2.因观测方法和技术不同,得到的太阳常数值不同.世界气象组织 (WMO)1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2.地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长 0.15~4.0微米之间.大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区(波长0.0.76微米),7%在紫外光谱区(波长0.76微米),最大能量在波长 0.475微米处.由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长(约3~120微米)小得多,所以通常又称太阳辐射为短波辐射,称地面和大气辐射为
长波辐射.太阳活动和日地距离的变化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化.
对于人类来说,光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的天体.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.
关于太阳的天文科普知识汇总
1.太阳是太阳系的中心天体,占有太阳系总体质量的986%。
2.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太阳公转,而太阳则围绕着银河系的中心公转。
3.太阳直径相当于地球直径的109倍,体积大约是地球的130万倍。
天文科普:太阳的基本知识
太阳的光和热从哪里来
太阳是一个炽热的气体星球,它每时每刻向外辐射着能量。那么这些能量从何而来?它会不会衰竭呢?这是一个使天文学家们感兴趣的问题。
原来,太阳的中心是一个热核反应区,在那里进行的热核反应提供了112的太阳能量,它是太阳充满活力的心脏。
这是一个高密度、高压、高温的区域。它的体积占整个太阳的345,质量却占整个太阳质量的一半以上,算起来它的密度/达346克/立方厘米;这个区域的温度达3666万摄氏度;压力高达7666亿个大气压。
在这样的条件下,核聚变反应就有可能进行了,即低质量数原子聚合成高质量数的原子并释放出核能。在太阳上有大量的氢,5个氢原子聚合为一个氦原子,同时产生两个正电子,两个中微子,两个光子,释放出75338+兆电子伏的能量。它进行的聚合反应的方程式是5,31,-.7-..7/.70.75338+兆电5子伏。
另一种聚变过程中有碳和氮起催化剂作用。即5个氢原子聚变为一个氦原子,产生两个正电子、两个中微子和7个光子并释放78367兆电子伏的能量。在这两种反应过程中,物质的质量耗损了,转换成了能量。
在太阳中心的高炉中,3克氢聚变成氦,质量亏损释放的能量为4766亿焦耳,太阳每秒的质量耗损为86万吨。
太阳目前正处在壮年时期,它产生能源的能力还很强,像这样的壮年期还有约86亿的时间。
太阳能源之谜的揭开,使人们联想到我们能否在地球上模仿太阳的热核反应,取得能源为人类服务,这就是正在发展中的受控热核反应。可以预料,对天体辐射能源的研究,将使人们认识并获得新的能源。
太阳为什么会发光
太阳为什么会发光?古希腊人认为太阳是一块燃烧着的大石头。现代研究表明,太阳表面是铁水和岩水的海洋,平均温度约为46667。这些高温铁水和岩水的混和物发出了光。
试验表明,石头烧熔时,发现的光会像火山口的岩浆,是红**的光。当它的温度达26667时,就会发出**的光,如果在高压情况下加热到46667,它就会发出和太阳一样的光了。同理,地球的地幔岩浆如果除去地壳的包围,就会发出红**光,如果它的温度也能上升到46667,那么它发出的光将和太阳的白光一样。
太阳黑子是怎样形成的
太阳的表面是液态的岩水和铁水组成的日海,与地球的海洋表面一样,经常会出现一些旋涡,这些旋涡当然不是潜艇、巨鲸的浮、沉引起的,而是由于行星潮引起的。
行星潮引力所对的方向为赤道,故旋涡出现的区域在南、北纬121342之间。
这些旋涡直径一般达1444公里以上,大的甚至在几亿平方公里以上。旋涡的水位低于周围水位,因而大量漂浮在日海海面上的熔渣不断地聚集到旋涡中去,厚达544公里左右。光和热被这些厚厚的熔渣层吸引,从地球上看,那里就是一片暗黑的区域,这就是人们所说的太阳黑子了。它的温度较太阳表面其他部分低51446。
太阳在“刮风”吗
彗星为什么会形成长长的彗发和彗尾?有人提出这是太阳在刮风的缘故。当然太阳风和地球上的风是相似而不相同的。地球上的风是空气分子的流动,太阳风是太阳表面的等离子体微粒流在向四面八方猛吹而形成的。这些粒子中主要有氢原子核,其次是氦核。这些带电的粒子是由于太阳的日冕层膨胀引起的。日冕层没有明确的边界,并且在持续不断地膨胀,因而使得高温低密度的粒子流,高速而稳定地吹向四方,速度达到3441744公里/秒。这种风是相当强劲的,它毫不留情地吹着阻碍它的一切。在地球轨道附近,太阳风的速度约为314公里/秒。地球上的风无法和它相比,即使57级的台风,也不过每秒三四十米。而事实上太阳风也是一种很宁静的风,因为它的粒子密度很稀薄,每立方厘米体积只有5154质子。
在太阳兴奋的时候,比如太阳黑子较多,活动较强的时候,太阳风的粒子密度会增加几倍,并且风速也将达到544417444公里/秒。
有人认为,地球自转所受的力中就有太阳风强大的臂力。
太阳在空间的位置
太阳只是宇宙中一颗十分普通的恒星,但它却是太阳系的中心天体。太阳系中,包含我们的地球在内的八大行星、一些矮行星、彗星和其它无数的太阳系小天体,都在太阳的强大引力作用下环绕太阳运行。
太阳系的疆域庞大,仅以冥王星为例,其运行轨道距离太阳就将近40个天文单位,也就是60亿千米之遥远,而实际上太阳系的范围还要数十倍于此。
但是这样一个庞大的太阳系家族,在银河系中却仅仅只是十分普通的沧海一粟。我们的银河系拥有至少1000亿颗以上的恒星,直径约10万光年。跳到银河系之外来看,我们会发现太阳位于银河系的对称面附近,距离银河系中心约3.3万光年,在银道面以北约26光年。它以约每秒250千米的速度绕银河系中心旋转,同时又相对于周围的恒星以每秒19.7千米的速度朝着织女星附近方向运动。
[小资料]天文单位和光年
天体的距离实在过于遥远,用普通的米制单位来表示就显得十分不方便。天文学家们想出了一些特别的单位制来取代米制单位。其中常见的有以下两个:
(1)天文单位(简写为AU),定义为太阳与地球的平均距离,1AU=149,597,892公里。(简记为:1AU≈1.5亿千米)
(2)光年。定义为光在一年里所能走过的距离,1光年=9.4605×1013千米(简记为:1光年≈10万亿千米。)
太阳的大小
太阳是一个巨大而炽热的气体星球。知道了日地距离,再从地球上测得太阳圆面的视角直径,从简单的三角关系就可以求出太阳的半径为69.6万千米,是地球半径的109倍。由此可以算出太阳的体积为地球的130万倍。
天文学家根据开普勒行星运动的第三定律,利用地球的质量和它环绕太阳运转的轨道半径及周期,还可以推算出太阳的质量为1.989×1033克,这个质量是地球的33万倍。并且集中了太阳系99.86%的质量。但是,即使这样一个庞然大物,在茫茫宇宙之中,却也不过只是一颗质量中等的普通恒星而已。
由太阳的体积和质量,可以计算出太阳平均密度为1.409克/厘米3,约为地球平均密度的0.26倍。太阳表面的重力加速度等于2.7398′104厘米/秒2,约为地球表面重力加速度的28倍。太阳表面的逃逸速度约617.7公里/秒,任何一个中性粒子的速度必须大于这个值,才能脱离太阳的吸引力而跑到宇宙空间中去。
太阳的自转
太阳和其它天体一样,也在围绕自己的轴心自东向西自转,但观测和研究表明,太阳表面不同的纬度处,自转速度不一样。在赤道处,太阳自转一周需要25.4天,而在纬度400处需要27.2天,到了两极地区,自转一周则需要35天左右。这种自转方式被称为“较差自转”。
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