太阳是气体星球它会蒸发掉自己吗(太阳打喷嚏地球就会感冒)

太阳的神奇构造

前面我们已经简要介绍了太阳系形成的过程。在这里,我们不妨通过德国思想家、哲学家、天文学家伊曼努尔﹒康德的宇宙星云理论加深一下对太阳形成过程的理解。

1755年,康德在其《宇宙发展史概论》一书中提出,宇宙在诞生之初,充满着分散的、云雾状的物质微粒,被称之为“原始星云”。这些原始星云彼此间存在着相互作用的引力和斥力,在巨大引力作用下分散的星云逐渐向密度较大的质点聚集,从而形成引力中心。

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图1 宇宙原始星云

同时,由于星云微粒间存在相互作用的巨大斥力,这些向引力中心聚集的星云微粒在作直线运动的同时发生偏转,形成围绕引力中心的涡旋运动。

在引力和斥力的相互作用下,引力中心逐步形成一个圆盘状漩涡结构。随着中心部分不断坍缩,质量和密度逐步增加,最终凝聚成太阳,而外围的星云尘埃则逐步构成绕太阳运行的行星。康德认为太阳系就是这样形成的。

后来,随着红外天文望远镜的问世,天文学家用红外天文望远镜拍摄到的宇宙清晰照片,证实了康德的“星云学说”是完全正确的。

而且,人们认识到不仅太阳系是这样形成的,而且宇宙中浩瀚的恒星和天体系统几乎都是按照这一规律形成的,整个天体系统始终处在一个不断诞生与毁灭的持续运动过程之中。

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图2 宇宙天体的形成

经过进一步研究,天文学家认为太阳是由内部结构和大气结构两部分组成的。

其中,太阳的内部结构分为核心区、辐射层和对流层3个部分;大气结构则分为光球、色球和日冕3个层次。太阳直径约为139万公里,是地球直径的109倍。

太阳的核心区位于太阳的中心,约为太阳半径的1/4;辐射区则位于核心区的外层,是液态物质与固态物质的过渡带,主要由氢、氦组成,呈半流体、塑性状态,通过电磁辐射和粒子流向外层辐射热。

对流层是太阳内部结构的最外层,主要由氢和氦以及沸腾的岩浆组成,可达到岩浆气化的边界温度6000摄氏度。太阳中心热的物质向外运动,外层冷的物质向太阳中心运动,像一锅沸腾的开水形成强烈的对流漩涡。

太阳核心区的中心温度约为1500万摄氏度,压力相当于2500亿个大气压。

正因具有如此高温、高压环境,在太阳核心区始终在不断发生着核聚变反应,从而持续输出能量。

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图3 燃烧的太阳

有人推测,每秒钟约有6亿吨氢转化为5.9858亿吨氦,在核聚变过程中约有420万吨质量损耗,被转化为约3.9*10的26次方焦耳净能量。按人类现有年均耗能测算,太阳核心区每秒钟产生的能量相当于人类几十万年所需能量的总和。

由此可知,太阳核心区域产生的能量是极其巨大的。不过,这些能量并不是专供地球的。太阳真正辐射到地球的能量不过22亿分之一,每秒钟辐射到地球的能量相当于500万吨煤燃烧产生的热量。

实际上,太阳向地球输送能量是一个极其复杂的程序。太阳能穿过地球外围的大气层到达地球时,并没有把地球这层厚厚的保护罩烤焦,而是确保了大气层处在一个恒温状态。

当太阳能辐射到地球外围的大气层时,大气层就像一个快递员迅速把能量传递给地球。地球则把太阳的能量储存起来,然后再把一部分能量缓缓地释放到大气层中。

经常爬山的人一定有体会,当我们爬的山海拔越高山上的温度越低,其原因就是爬得越高,离地表距离越远,感受到的地表热量也越少。

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图4 喜马拉雅山

假若太阳是直接加热大气层,大气层再使地表升温,海拔越高的地方温度一定会越高。若果真如此,喜马拉雅山上的常年积雪就不可能存在了,地球的生态也会变成另一种景象。

当我们意识到这些,必然会惊奇于太阳通过地球大气层传输能量的方式,不得不感佩宇宙大自然造物主的这种精心设计,使我们拥有了地球这样一个完美的家园。

当然,太阳对地球的能量传输除地球大气层的作用外,太阳自身的大气结构也发挥着至关重要的作用。

太阳的大气结构分为光球、色球和日冕3个层次。所谓太阳光球,就是人们肉眼所能看见的太阳圆面,太阳半径就是指从太阳核心到光球表面的半径。

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图5 太阳日冕

光球表面是由密度很低的气体组成,气体剧烈对流造成大气的激烈运动,从而形成巨大气流旋涡。在光球明亮的背景反衬下,这些大气流漩涡显得比较暗,因而被人们称之为“太阳黑子”。

所谓太阳色球,是环绕光球的一个充满磁场的等离子体层,也就是太阳大气中的第二层,厚度约2500公里。

由于受地球大气的影响,色球层通常被淹没在蓝天之中,人们在地球上一般看不到,只有在日全食的时候,才有可能看到色球层。由于磁场的不稳定性,色球层有时会突然出现既大又亮的耀斑。

一个大耀斑在顷刻间可释放出相当于10亿颗氢弹的能量,因而又被人们称之为“色球爆发”。

太阳耀斑的爆发通常会引发地球电磁风暴,导致卫星、电信等出现紊乱或信号中断。

所谓太阳日冕,是指太阳大气的最外层,厚度约几百万公里以上,日冕的温度最高可达100万摄氏度,在高温的作用下,大气中的氢、氦等原子被电离成带正电的质子、氦原子核和带负电的自由电子等粒子。

这些带电粒子以极快的速度不断运动,有些带电粒子挣脱太阳的引力束缚,射向太阳的外围,从而形成太阳风。

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图6 太阳凤

太阳风是对地球生物种群遗传变异影响巨大的因素,有人形象地把太阳风比作是太阳打喷嚏。

既然是太阳打喷嚏,那么引发地球“感冒”似乎就是在所难免的事情了。

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