03- 天象 能量倉庫： 太陽 (sun ) 的 秘密

1. 03-天象 能量倉庫：太陽(sun)的秘密 1.太陽的秘密 2.太陽之死亡 • HerCS

2. 我們的恆星→太陽

3. 我們的恆星→太陽 • 太陽初識： • 是自己發光發熱的熾熱中心恆星氣體星球。 • 表面的溫度約攝氏6000度，中心溫度高達攝氏1500萬度。 • 太陽的半徑約為69,6000公里(直徑大約是1百39萬2千公里)，約地球直徑的109倍。 • 質量為1.989×1027噸，約地球的332000倍。 • 太陽的平均密度為１.４克/每立方厘米，約為地球密度的１/４。 • 太陽與地球的平均距離約１.5億公里。(與地球平均距離1.496×108km→約光速8分19秒)

4. 我們的恆星→太陽 • 太陽初識： • 是銀河系中位於銀道面之北的獵戶座旋臂上，距銀心約２.3光年。 • 以每秒250公里的速度繞銀心轉動，公轉一周約需２ .５億年。 • 太陽自轉，其周期在日面赤道帶約25天；兩極區約為35天。 • 太陽上最豐富的元素是氫72%，其次是氦27%，還有碳、氮、氧和各種金屬。 • 幾乎是熱電漿與磁場交織著的一個理想球體。 • 太陽核心溫度高達1500萬攝氏度，每秒鐘有6億噸的氫被聚變成氦被送到太陽表面。

5. 太陽的結構質量光譜 • 太陽的結構質量光譜： • 氫 73.46% • 氦 24.85% • 氧 0.77% • 碳 0.29% • 鐵 0.16% • 氖 0.12% • 氮 0.09% • 矽 0.07% • 鎂 0.05% • 硫 0.04% 由光譜可以看出外觀是黃色的太陽，雖然會發出各種顏色的輻射，但是還是以黃-綠光附近的輻射最強。

6. 我們的恆星→太陽 • 太陽初識： • 恆星光譜分類為G型主序星（G2V）。 • 大氣層散射使天空成為藍色，所以呈現黃色，因而被非正式稱為「黃矮星」。 • 光譜分類標示中的G2表示其表面溫度大約是 5778K（5505℃）(4000-5200℃)，V則表示太陽像其他大多數恆星一樣，是一顆主序星，它的能量來自於氫融合成氦的核融合反應。 • 太陽高溫的日冕持續向太空中拓展，創造的太陽風延伸到100天文單位遠的日球層頂。

7. 電漿連接成纖維區域 • 太陽磁場極性： • 這張影像是使用日出衛星的光學望遠鏡拍攝的，顯示出因為磁場極性的不同自然的電漿連接成纖維的區域。

8. 我們的恆星→太陽 • 太陽初識： • 太陽表面稱光流層，溫度較低只有5500℃。太陽是懸浮在空中的天然核反應堆，通過核聚變釋放出驚人的能量。這些能量造成太陽上的風暴，能量一部分被高速粒子帶到太空之中。當風暴吹向地球的時候，地球磁場受到干擾而變成淚球的形狀。 • 太陽表面的能量以可見光、紫外線和X射線形式向地球輻射，其力量足以穿透地球的大氣層，其功率竟高達100萬千瓦，地球上每平方米都受到1.35千瓦來自太陽的輻射。

9. 我們的恆星→太陽外觀

10. 我們的恆星→太陽 • 太陽初識： • 在半徑為70萬公里(約為地球半徑的100倍)的太陽上到處是氫的海洋，氫的密度是地球上水的千分之一。而粘附在太陽表面上不斷抖動著的《微細纖維》是噴射到30萬公里高處數以10億噸計的物質，豎立著《骨針》比喜瑪拉雅山還高的山。 • 《太陽環》的溫度達到100萬~200萬攝氏度極高溫度與太陽表面的複雜結構都是由宇宙對流運動和太陽磁場作用造成的。

11. 我們的恆星→太陽 • 太陽初識： • 地球有了太陽能，植物賴以生長的光合作用才能進行；也正是太陽能儲存在已經變成礦物燃料的古生物中，提供了煤和石油。陽光給地球送來了熱量，促使大氣循環、海水蒸發，形成雲和雨。在大氣層中太陽能撞擊2個氧原子組成的臭氧分子，使它們變成由3個氧原子組成的臭氧分子。臭氧層擋住了來自太陽的大部分紫外線，一小部分透過臭氧層的紫外線，雖能使愛健美的人曬得黝黑，但若照射的時間過長卻會誘發皮膚癌。

12. 我們的恆星→太陽 • 太陽初識： • 太陽輻射是呈週期性的。在周期開始的時候太陽相對平靜，這時太陽磁場明顯出現偶極性，這種偶極性與地球磁場極性相似，但磁強度比地磁強得多。如果能把一隻盤放在太陽表面，其磁針會指向磁北，幾年後磁針又指向西爾後又指向東，約11年後磁針指向南，經過22年的偏轉磁針回到原先的磁北。 • 會出現奇特現象，是太陽上某一質點運行的速率在 兩極要比在赤道慢得多。太陽磁場的磁力線先是南北向分佈，隨後發生偏移重新聚合，強磁場形成一個磁《管》，最後出現螺旋形磁場。

13. 太陽圈電流延伸太陽系外 • 太陽初識： • 太陽圈電流片延伸到太陽系外，結果是來自太陽的旋轉磁場影響到星際物質中的電漿。

14. 我們的恆星→太陽 • 太陽初識： • 太陽黑子活動有周期性增多現象，週期長度為11年。太陽黑子好像東西向放置的磁鐵擋住了太陽偶極磁場，這些磁鐵雖小但能量很大，此時羅盤不僅不能指出方向而且就連磁針都將被黑子吸走。 • 這種週期現象→宇宙中發現了呈香蕉形狀的對流捲繞著太陽轉軸運行，是隨磁場的周期變化而交替出沒的。 • 最終發現：太陽黑子是由對流卷引起的現象。

15. 太陽海嘯和絲狀磁力線 • 太陽上出現的C-3級閃焰（在左上角的白色區域），一個太陽海嘯（右上，波狀的結構）和多個絲狀的磁力線從恆星表面離開。

16. 我們的恆星→太陽 • 太陽初識： • 太陽風形成的「氣泡」稱為太陽圈，是太陽系中最大的連續結構。 • 在距離地球17光年距離內有50顆最鄰近的恆星系（最接近一顆是紅矮星，被稱為比鄰星，距太陽大約4.2光年），太陽質量在這些恆星中排在第四。 • 地球圍繞太陽公轉軌道是橢圓形的，每年1月離太陽最近（稱為近日點），7月最遠（稱為遠日點），平均距離是1億4960萬公里（天文學上稱這距離為1天文單位）。

17. 我們的恆星→太陽 • 太陽能量： • 地球上除原子能和火山、地震以外，太陽能是一切能量的總源泉。 • 在地球大氣層外放一個測量太陽總輻射能量的儀器，在每平方厘米面積上，每分鐘接收太陽總輻射能量為8.24焦→這數值叫太陽常數。 • 將太陽常數乘上以日地平均距離作半徑球面面積，這就得到太陽在每分鐘發出總能量，這個能量約為每分鐘2.273×1028焦。 • 地球上僅接收太陽能量的２２億分之一。太陽每年送出地球能量相當於１００億億度電能量。

18. 我們的恆星→太陽 • 太陽能量： • 在太陽活動高峰期，地球大氣層受到大量來自太陽的粒子的衝擊。它們以100萬安培的電流強度強行突破大氣層，產生的強磁場給地球居民帶來了麻煩和災難。太陽上一次活動高峰出現在1991年。 • 天文學家預計2001年將再次出現活動高峰。不過太陽是變幻莫測的，許多科學家都認為太陽活動高峰的周期平均為11年，但短的時候只不過7年，長的時候卻可達17年。 • 來自外層空間宇宙線和高速粒子經常與地球大氣層中分子發生衝突，產生一種放射性同位素→碳14。

19. 我們的恆星→太陽 • 太陽能量： • 植物通過光合作用吸收二氧化碳時，一些帶放射性的二氧化碳也摻雜在裡面。有人在檢測樹木年輪上放射性碳14的強度時發現，當黑子多的時候碳14被吸收的數量就顯著減少。科學家的解釋是→太陽活動期黑子出現頻繁，磁場迫使一些宇宙線偏離地球。因此大氣層中產生的碳14也就少了。 • 黑子最暗的中心部分磁場特別強，邊緣較亮的部分(半影)磁場相對較弱。極性不同的兩個黑子半影偶爾也會互相吸引融彙在一起。可惜我們不能直接收到太陽的地震波，因為太空中沒有傳播聲音的空氣和其他媒介。

20. 我們的恆星→太陽 • 太陽能量： • 地震波從太陽內部傳到表面，因前面無路可走，於是又被彈回內部，太陽內部的高溫又迫使它們返回表面。如果把太陽比作一個鈴，地震波就像鈴舌一樣不斷地敲打。這些聲波雖然無法直接監測，但它們在太陽表面引起氣體上下翻騰的振盪作用卻是可以測量的。 • 科學家預測當太陽上的氫消耗得所剩無幾之時，將膨脹成一個巨大無比的紅色《氣球》。脹出的部分將會吞沒水星或許還有金星，即使地球還不至於被火葬，強烈的熱輻射也足以使海洋沸騰蒸乾，地球上將不復有生命存在。

21. 太陽結構的圖解名稱 • 太陽結構的圖解： • 1. 核心 • 2. 輻射層 • 3. 對流層 • ＊.大氣層 • 4. 光球 • 5. 色球 • 6. 日冕 • 7. 黑子 • 8. 米粒 • 9. 日珥

22. 我們的恆星→太陽結構 • 太陽結構： • 太陽的結構從裡向外主要分為： • 中心為熱核反應區：佔整個太陽半徑的1/４，約為整個太陽質量的一半以上。中心區處於高密度、高溫和高壓狀態→每立方厘米可達160克。是太陽巨大能量的發祥地。 • 核心之外是輻射層：中心區產生的能量的傳遞主要靠輻射形式。輻射層的範圍是從熱核中心區頂部的0.25個太陽半徑向外到0.86個太陽半徑。從體積說輻射層佔太陽體積的絕大部分。

23. 我們的恆星→太陽結構 • 太陽結構： • 太陽的結構從裡向外主要分為： • 輻射層外為對流層：從太陽0.86個太陽半徑向外達太陽大氣層底部，這一區間稱對流層。這層氣體性質變化很大很不穩定，形成明顯的上下對流運動。 • 對流層之外是太陽大氣層：大氣層從裡向外又可分光球、色球和日冕。我們看到耀眼的太陽，就是太陽大氣層中光球發出的強烈的可見光，各種太陽活動都在這裡進行。

24. 十億噸帶電等離子落回太陽表面, 形成太陽耀斑，日冕物質拋射出輻射風暴

25. 我們的恆星→太陽結構 • 太陽結構： • 太陽大氣層： • 光球層：位於對流層之外，屬太陽大氣層中的最低層或最裡層，厚度約５００公里，與約７０萬公里的太陽半徑相比，好似人的皮膚和肌肉之比。太陽表現的平均溫度約６０００(5770)攝氏度指的就是這一層。 • 看到耀眼太陽就是太陽大氣層中光球層發出的強烈可見光，太陽的光和熱幾乎全是從這一層輻射出來的，因而可以說太陽的光譜實際上就是光球的光譜。

26. 我們的恆星→太陽結構 • 太陽結構： • 太陽大氣層： • 色球層：地球大氣把強烈的光球可見光散射開，色球便被淹沒在藍天之中。只有在日全食時候才有機會直接瀏覽色球紅豔的姿容。平時用單色光觀測也可見是一個非常美麗玫瑰色的氣層，因而得名《色球》。太陽色球充滿磁場的等離子體層，厚約２５００公里。溫度從裡向外增加，與光球頂銜接的部分約４５００攝氏度，中間約8000攝氏度到外層達幾萬攝氏度。密度隨高度增加而減低。整個色球層的結構不均勻，由於磁場的不穩定性，太陽高層大氣經常產生爆發活動，產生耀斑現象。

27. 我們的恆星→太陽結構 • 太陽結構： • 太陽大氣層： • 日冕：日冕是太陽大氣最外層。日冕中的物質是等離子體，密度比色球層更低，溫度反比色球層高，可達200萬攝氏度。日全食時在日面周圍看到放射狀的非常明亮的銀白色光芒即是日冕。

28. 以日全食觀看→日冕 • 日全食： 於短暫的全食階段可以用肉眼看見太陽的日冕

29. 我們的恆星→太陽結構 • 太陽結構： • 太陽大氣層：耀斑現象→ • 光球層表面有的明亮有的深暗。這種明暗斑點是溫度高低不同而形成的，較深暗的斑點叫做《太陽黑子》，較明亮的斑點叫做《光斑》。 • 光斑是太陽上一種強烈風暴，天文學家稱為《高原風暴》。平均壽命約15天，較大的光斑壽命可達三個月。 • 出現在光球層上稱為《光斑》，出現在色球層上稱為《譜斑》。

30. 太陽活動→黑子週期 在過去30年測量的太陽週期變化 在過去大約250年觀測的太陽黑子數量，顯示出大約11年的太陽週期

31. 我們的恆星→太陽活動 • 太陽活動： • 廣義的太陽活動是指發生在光球、色球和日冕內的各種複雜變化現象，例如黑子、耀斑和日珥等統稱為太陽活動。天文學家根據太陽活動現象的變化速度，常把太陽活動分為緩變型與爆發型兩類。 • 緩變型包括太陽黑子等活動現象。 • 通常說太陽耀斑或太陽色球爆發的現象及稱為太陽物質拋射的現像等均屬於爆發型太陽活動。這兩類活動在空間和時間上有一定的聯繫。 • 太陽活動還可能是誘發地震的原因之一。 • 由太陽活動引起地球高層大氣物理狀態的變化，會逐層向下傳遞，其結果影響到地球的氣候變遷。

32. 我們的恆星→太陽活動 • 太陽活動： • 太陽不僅供給地球大量光和熱，維持地球上的生命活動，而且太陽活動比較劇烈時，還會影響地球上的環境變化。 • 特別是太陽大耀斑發生時，從太陽上發射大量的紫外線、Ｘ射線、帶電微粒流和強烈的射電波，這些突發性增強的輻射到達地球時可以引起多種地球效應，由此會導致航空磁測、短波通訊等受到嚴重干擾甚至中斷，引起地面及空間技術系統工作的不正常，對空間飛行器造成輻射損傷以及破壞地面電力傳輸等等。

33. 太陽活動→黑子和耀斑 NASA太陽動態觀測衛星拍攝到的X級耀斑特寫圖

34. 我們的恆星→太陽活動 • 黑子和耀斑： • 太陽耀斑是一種最劇烈的太陽活動。一般認為發生在色球層中，所以也叫《色球爆發》。其主要觀測特徵是日面上（常在黑子群上空）突然出現迅速發展的亮斑閃耀，其壽命僅幾分鐘到幾十分鐘之間，亮度上升迅速，下降較慢。特別在太陽活動峰年，耀斑出現頻繁且強度變強。 • 一旦出現亮點，簡直是一次驚天動地大爆發。這一增亮釋放的能量相當於10萬至100萬次強火山爆發的總能量，或相當於上百億枚百噸級氫彈的爆炸；而一次較大的耀斑爆發，在一、二十分鐘內可釋放1025焦耳的巨大能量。

35. 我們的恆星→太陽活動 • 黑子和耀斑： • 除了日面局部突然增亮的現像外，耀斑更主要表現從射電波段直到Ｘ射線的輻射通量突然增強；耀斑輻射種類繁多，除可見光外有紫外線、X射線和伽瑪射線，有紅外線和射電輻射，還有衝擊波和高能粒子流，甚至有能量特高的宇宙射線。 • 太陽色球層有爆炸，地球大氣層會出現繚繞餘音。耀斑爆發時發出大量高能粒子到達地球軌道附近時，嚴重危及宇宙飛行器內的宇航員和儀器安全。當耀斑輻射到地球附近時與大氣分子劇烈碰撞，破壞電離層，使失去反射無線電電波功能。

36. 太陽活動→黑子和耀斑 太陽耀斑爆發 太陽黑子

37. 我們的恆星→太陽活動 • 黑子和耀斑： • 1991年3月初太陽黑子的活動十分頻繁。有個黑子很大，上面足以放得下70個地球。黑子比它周圍的溫度低約2000攝氏度，所以在明亮的太陽上看起來就像一個污點或一塊黑斑。有時候黑子或它旁邊也會出現極明亮的斑點，就像草原野火一樣，很快就籠罩了幾十萬平方公里的面積。這就是不常見的太陽耀斑，它的溫度高達2000萬攝氏度，所以顯得格外耀眼。耀班是發生在黑子區域的大爆炸，它把光和熱以及幾十億噸物質射入太空。

38. 我們的恆星→太陽活動 • 黑子和耀斑： • 黑子和耀斑是太陽表現不安份的信號，預示太陽活動高峰即將來臨。1991年3月份的耀斑發生在太陽最東端，因此產生的最大力量偏離了地球。不過3月10日由於太陽旋轉使黑子的位置直接面對地球，那時恰好又出現了一個不太強的耀斑。8分鐘後X射線和紫外線以光速到達地球大氣層；約1小時左右高能質子開始到達；3天之後低能質子和電子也輻射到地球。 • 對地球來說→耀斑效應具有破壞性。短波廣播被干擾長達24小時，導致衛星通訊無法正常進行。耀斑在大氣層產生強有力的瞬變磁場，在廣播線和電力傳輸線中誘發新電流。

39. 太陽活動→黑子和耀斑 太陽黑子群AR1302及耀斑

40. 我們的恆星→太陽活動 • 黑子和耀斑： • 對地球來說→耀斑效應破壞性，無線電通信尤其是短波通信及電視台、電台廣播，會受到干擾甚至中斷。耀斑發射的高能帶電粒子流與地球高層大氣作用，產生極光干擾地球磁場而引起磁暴。 • 在光球上經常可以看到許多黑色斑點，叫太陽黑子。太陽黑子在日面上的大小、多少、位置和形態等，每日都不一樣。 • 太陽黑子是光球層物質劇烈運動形成的局部強磁​​場區域，是光球層活動的重要標誌。 • 天文學家把太陽黑子最多年份稱《太陽活動峰年》，把太陽黑子最少年份稱《太陽活動寧靜年》。

41. 我們的恆星→太陽活動 • 黑子和耀斑： • 太陽黑子不真正是黑的，原因在於比周圍區域溫度低大約1000～2000℃，即其溫度約為4200℃，在明亮的光球層背景的反襯下顯得比較暗黑。確切地說，黑子實質上是光球層物質劇烈運動形成的局部強磁場區域。 • 太陽黑子大多呈現橢圓形。黑子大小不一，大的直徑可達幾十萬公里，幾乎可以容納10來個並排著的地球；地球上觀測到的最小黑子的直徑也有上千公里。在望遠鏡發明之前，人們便已經能用肉眼直接觀測到太陽黑子。我國古代說日中有踆烏或稱太陽為《金烏》，就是因為看到暗黑斑點而想像出來的。

42. 太陽活動→黑子和耀斑 太陽黑子1302形成巨大的太陽耀斑

43. 我們的恆星→太陽活動 • 黑子和耀斑： • 黑子的壽命與其大小有關，黑子愈大壽命愈長，大黑子可生存幾個月；個別壽命短的小黑子只能生存幾天，甚至幾小時後即會消失；一般生存十幾天。 • 太陽黑子數是最常用太陽活動水平指標。長期觀測太陽黑子就會發現，有的年份黑子多有的年份黑子少，黑子數目愈多就反映太陽活動愈激烈。 • 地球上許多現象（如地磁變化、氣候、極光等）都受到太陽活動影響。當太陽活動峰年時，不僅使局部地區的降水量明顯地增加，而且還會直接影響到短波無線電通信。

44. 太陽活動→地球極光 國際空間站上拍攝：展現了地球上空出現的亮綠色和紅色極光，後一種顏色由輻射與大氣層中的氮相撞所致。

45. 我們的恆星→太陽活動 • 日餌： • 是突出在日面邊緣外面的一種太陽活動現象。日珥出現時大氣層的色球酷似燃燒著草原，玫瑰紅色的舌狀氣體→如烈火升騰，形狀千資百態、有的如浮雲、有的似拱橋、有的像噴泉、有的酷似團團草叢、有的美如節日禮花，而整體看來它們的形狀恰似貼附在太陽邊緣的《耳環》，由此得名為《日珥》。 • 日餌現像有時可以持續幾個月才消失，在日全食的時候還可以觀察到日冕。由幾十億噸白熱體組成的日冕偶爾也能脫離太陽的控制，以每小時320萬公里的速度飛向太空。

46. 我們的恆星→太陽活動 • 日餌： • 日珥的上升高度約幾萬公里，大的日珥可高於日面幾十萬公里，一般長約20萬公里，個別的可達150萬公里。日珥的亮度要比太陽光球層暗弱得多，所以平時不能用肉眼觀測到它，只有在日全食時才能直接看到。 • 北極光就是太陽耀斑的一個傑作。耀斑噴射的高能電子到達大氣層後，在地球磁場的作用下偏離了原來的方向。因為磁力線對南北兩極的保護作用很小，所以電子聚向這兩個地區的上空。和人類設計的霓虹燈原理相同，電子撞擊氧原子使它們發出紅光和綠光。

47. 我們的恆星→太陽日餌

48. 我們的恆星→太陽活動 • 日餌： • 日珥是非常奇特的太陽活動現象，溫度在5000～8000K之間，大多數日珥物質升到一定高度後，慢慢地降落到日面上，但也有一些日珥物質漂浮在溫度高達200萬K的日冕低層，即不附落，也不瓦解，就像爐火熊熊的煉鋼爐內有一塊不化的冰一樣奇怪。 • 日珥物質的密度比日冕高出1000～10000倍，兩者居然能共存幾個月。

49. 我們的恆星→太陽結構 • 太陽米粒組織： • 明亮米粒組織可能從對流層上升到光球的熱氣團，不隨時間變化且均勻分佈呈現激烈的起伏運動。 • 米粒組織上升到一定高度時很快會變冷，並馬上沿著上升熱氣流間的空隙處下降；壽命短暫來去匆匆，從產生到消失幾乎比地球大氣層中的雲消煙散快，平均壽命只有幾分鐘，近年來發現超米粒組織其大小達3萬公里左右，壽命約為20小時。

50. 太陽結構→米粒組織