地球的宇宙环境.docx

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地球的宇宙环境

第二章地球的宇宙环境

第三节恒星和星系

宇宙是物质的。

宇宙间的物质以各种形态存在着：

有的是聚集态，构成各类星体；有的成弥散态，构成星云，即云雾状天体；还有弥散于广漠的星际空间，极其稀薄，称星际物质，包括星际气体和星际尘埃。

所有这些物质统称天体。

宇宙间最重要的天体是恒星，太阳就是恒星的一个典型代表。

恒星和星云都拥有极其巨大的质量。

相比较而言，太阳系内的行星、卫星、彗星和流星体等，其质量是微不足道的。

大量的恒星和星云构成巨大的天体系统，叫做星系。

它们是宇宙的基本构件。

地球和整个太阳系所属的星系，叫银河系；银河系以外的无数星系，统称“河外”星系。

201恒星

§201—1恒星及其自行

恒星都是由炽热气体组成的、能够自身发光的球形或类似球形的天体。

它们之所以是炽热的和能够自行发光，是因为它们具有巨大的质量；正是由于恒星的质量巨大，它们在自引力作用下，形成球形或类似球形的天体。

恒星都极其遥远，因而都成为天空中的光点。

直到150余年前，才有人测定它们的距离。

离我们最近的那颗恒星是半人马座a（中名南门二），其距离是4.22光年。

“恒”星的本意是“固定的星”，以区别于行星。

所谓“固定”，并非指没有随天穹东升西落的周日运动，而是指它们在天球上的相对位置保持不变。

例如，为人们所熟悉的北斗七星，尽管不停地“斗转星移”，却始终保持“斗”的形状不变。

但是，恒星彼此间相对位置的不变性，只是近似的。

事实上，恒星在空间不断地运动，而且，其速度可高达每秒数百千米，只是由于它们的距离太遥远，短期内不易被察觉而已！

恒星的空间速度，可以分成两个分量，即视向速度和切向速度。

前者是沿观测者视线的分量（离观测者远去为正，向观测者接近为负）；后者是同视向速度相垂直的分量，它表现为恒星在天球上的位移，并且被叫做自行。

恒星自行的速度，一般都小于每年0.1″，迄今只发现有400余颗恒星的自行超过每年0.l″。

其中，自行最快的恒星是蛇夫座的巴纳德星，它的切向速度为每年0.31″。

由此可知，恒星其实也不“恒”。

恒星的自行，没有统一的方向和速率。

§201—2恒星的发光和光谱

恒星能自行发光（指可见光），这是它的本质特征。

恒星要产生可见光，其温度必然是很高的。

为什么恒星能有很高的温度？

这里有两方面的问题：

一是质量大小问题，恒星有巨大的质量，因此，它有很高的中心温度，才能引起热核反应而释放大量能量；二是发展阶段问题，恒星并不是从来就发光的，也不会永远是发光的，只是在它生命史上的某个阶段才有发光现象，而且，在不同的演化阶段，会发出不同的光。

能自行发光的天体，其质量至少要达到太阳质量的百分之几到百分之十。

恒星的光谱有不同的类型。

不同光谱型之间的主要差别在于星光颜色，而颜色实际上是恒星温度的反映。

红色的星，表面温度最低，约为3000k，黄色星约为6000K，太阳便属于这一类恒星；白色星约为10000—20000K，带蓝色的星温度最高，可达30000—100000K。

按物理学定律，温度越高，光谱最明亮（辐射强度最大）部分越接近蓝色一端。

为此，人们只要在谱线中找出最明亮部分所对应的波长，便可推算出恒星的表面温度。

化学家们凭光谱中的发射线（亮线）证认各种元素，天文学家则凭光谱中的吸收线（暗线）和发射线，研究天体的物理性质和化学成分。

来自恒星的光，首先要通过自身的大气层，所以，大多数恒星的光谱是带有吸收线的连续光谱。

少数恒星的光谱还有一些发射线，或者只有发射线而没有吸收线。

根据恒星光谱的研究，不同温度的恒星，其化学组成大同小异。

对于大多数恒星来说，主要成分是氢，约占90％；其次是氦，约占10％。

其它元素很少，不足1％。

此外，通过光谱分析可以确定恒星的光度，比较它的视亮度，就能推知恒星的距离。

星光成了传递天体的各种信息的远方使者，故被称为“有色的语言”。

§201—3多普勒效应

奥地利物理学家多普勒（1803—1853）从声波传播中发现，波的频率要因声源与观测者的相对运动而变化，并解释了这种现象，因而被叫做多普勒效应。

多普勒效应是一切种类波所共有的现象，也适用于光波和电磁波。

测定光的多普勒效应的最好办法，是观测它的谱线的变化：

例如，大多数恒星的光谱里，在紫外光部分都有两条暗线，这是被钙气吸收所致。

令人诧异的是，遥远星系光谱里的这两条暗线，却不是处在它们应处的位置上，而是稍稍移向低频端（即红端）。

这种现象称为“红移”。

星系距离愈远，谱线“红移”愈显著，甚至使这两条应处于紫外光部分的暗线，移到了红光一端。

这种某频率谱线的位移现象，说明该天体正在与观测者作相对运动。

可见光谱如果发生了红移（波的频率降低，波长变长），表明该天体正在退行；反之，若谱线发生紫移（波的频率升高，波长变长），该天体就在向我们接近。

多普勒效应为天文学家提供了一种测定天体视向速度的方法：

只需测定天体的光的波长变化，便能求得该天体相对于我们的速度。

§201-4恒星的亮度和光度

恒星的亮度是指地球上受光强度，即恒星的明暗程度；恒星的光度表示恒星本身的发光强度。

恒星看起来有明有暗，但是，亮星未必一定比暗星的发光本领强，因为这里还包含着距离的因素。

在天文学上，天体的亮度和光度都用星等表示：

表示天体亮度等级的叫视星等，记作m；表示天体光度等级的叫绝对星等，记作M。

通常所说的星等是指视星等。

星等是天文学史上传统形成的表示天体亮度的一套特殊方法，如同气象学上用风级来表示风速一样；所不同的是，星等越大，恒星亮度越暗。

二千余年前，希腊无文学家把肉眼可见的恒星分成六等①。

后人沿袭了这套方法，同时，经过光学仪器的检测，使之更加精确。

人们发现，一等星与六等星，星等相差5等，它们的亮度相差100倍。

连续各个星等的亮度成几何级数，若相邻两星等的亮度比率（级数的公比）为R，则R＝2.512。

星等相差1等，恒星的亮度相差2.512倍。

星等按等差级数增大，亮度便成等比级数递减。

现代最强大的望远镜，能够观测到25等的暗星。

另一方面，星等还向零值和负值扩展。

例如，天狼星（全天最亮的恒星）的亮度为—1.45等，金星最明亮时亮度为—4.22等，满月的亮度为—12.73等，太阳的亮度达一26.74等。

这就是说，太阳的亮度是一等星亮度的（2.512）27.74＝1300亿倍。

恒星距离为10秒差距时，它的视星等即为绝对星等。

§201—5恒星的多样性

恒星的化学组成基本一致，质量差异也不大（相对于其它物理参数而言），可谓大同小异。

但是，它们存在的形式，却是五花八门和复杂多样的。

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单星、双星和星团；变星、新星和超新星；巨星、超巨星和自矮星

赫罗图表明，大多数恒星的光度，决定于它们的温度，即恒星的温度越高，其光度就越大。

脉冲星和中子星本世纪60年代，天文学家发现了一种新型的变星，它有规律地发出射电脉冲讯号，所以取名为脉冲星。

脉冲的周期很短，最长为4.3s，最短的只有0.0016s，而且十分准确稳定，间隔的误差仅为0.00000001s。

中子星是由中子组成的恒星。

这是由于恒星演化到晚期，能量耗竭。

若经引力塌缩，其剩余质量大于某一极值时，电子运动都不能抗衡原子核吸引力，就继续塌缩，经逆β衰变形成大量自由中子，致使恒星密度很大，体积很小，形成中子星。

中子星的直径只有几十km，而它的质量可以超过太阳。

白矮星的密度已使人惊叹不已，中子星的密度比它还要高出1亿倍以上。

每立方厘米的这种物质，可达几亿吨到10亿吨！

这样超高密的天体，有足够强大的自引力，不致因高速自转而瓦解。

§201-6恒星的演化

同自然界一切事物一样，恒星经历着从发生、发展到衰亡和转化的过程。

搞清恒星演化问题，是20世纪后半叶天文学的最大成就之一。

概括地说，恒星的一生大体上是这样度过的：

现代天文学有证据表明，恒星是由星云（气体和尘埃）凝聚而成的。

弥漫星云在自引力作用下，很快地（按天文学的时间尺度而言）收缩成比较密集的气体球。

在收缩过程中，引力势能转化为热能，内部温度升高并辐射能量，向着赫罗图的主序上的某个位置移动。

星云的质量愈大，收缩愈快，达到主序的位置愈高（温度高，光度大）。

恒星“移”到主序后，内部温度高到足以“点燃”核火，热核反应代替引力收缩，成为恒星的主要能源（这是一种巨大而稳定的能源）。

温度升高，热运动加快，恒星就要膨胀，使排斥力足以同引力相抗衡。

从此，恒星停止收缩，长期稳定地依靠热核反应进行辐射。

一颗恒星呆在主序中的时期，占去其生命的大半辈子；而且，恒星在主序上逗留时间的久暂，也取决于其质量的大小。

恒星质量愈大，引力愈强，它必须维持较高温度和较大的辐射功率来抗衡引力收缩，它的氢燃料消耗更快，寿命愈短。

热核反应是在恒星的中心区域进行的，那里的氢核燃料最先耗尽，逐渐形成一个由氦组成的核，停止释放能量。

氢燃料的逐渐枯竭，是恒星在结构上发生根本变化的前奏。

随着氦核的不断增大，其引力收缩急剧增强，并释放大量能量。

结果，恒星的核心收缩（变得愈来愈致密和炽热），外层膨胀（温度降低而光度增大），成为一个非常巨大的、具有“热”核的“冷”星。

这时，恒星便离开主星序，进入红巨星区域，到了它生命的“晚年”

桓星过渡到红巨星阶段后，其演化速度大大加快起来。

中心区域的温度和密度因收缩而继续升高，当温度升高到1亿度时，会发生由氦核聚变为碳核的新一轮热核反应；氦烧完后，温度继续因收缩而升高，原子核再聚变产生更重的元素。

但这以后的聚变过程所释放的能量很有限，恒星已到了“垂暮”之年。

一旦核反应终止，对引力的抗衡全线崩溃，恒星的最后归缩便是自行坍缩。

红巨星收缩时，其核心部分收缩最为猛烈，外部层次处在较弱的引力下。

核心温度因猛烈收缩而急剧上升，由此掀起的热浪会把外层气壳抛掉，剩下一颗致密和炽热的白矮星；以后逐渐冷却，变成又小又暗的黑矮星。

大多数恒星就这样结束它的一生。

然而，并非所有恒星都经历这样“平静”的演化道路。

那些质量和体积特别巨大的恒星，在其演化的最后阶段会发生爆炸，迸发出盛大的太空焰火。

这就是超新星爆发。

如果它们留下的“残骸”的质量足够大（1.4--3.2倍太阳质量），它就会“一落千丈”地坍缩为中子星。

超过这个限度，甚至连核力也将在引力前面低下头来，中子也会崩坍，形成所谓黑洞。

202星系

§202—1银河与银河系

银河与银河系是同一事物的两个不同图象：

银河系是以银河命名的星系；我们置身于银河系内，无法看清它的全貌；我们所见到的，只是银河系主体在天球上的投影，这便是银河。

银河系是大量恒星、星云和星际物质的聚集体。

它拥有一、二千亿颗恒星，总质量约为太阳质量的1400亿倍，其中恒星约占90％，星云与星际物质约占10％。

银河系的主体部分是一个又圆又扁的圆盘体，直径约为8万光年；中部较厚，边缘很薄，状如铁饼。

银河之所以成为周天环带，就是因为银河系具有圆而扁的形状。

圆盘体是在旋转中形成的。

它的旋转轴指向天球的两点，叫做银极，距南北天极各为62°。

银盘在旋转中形成一些旋臂，太阳位于其中的一条旋臂上。

圆盘体分核球和银盘两部分。

核球是圆盘体的中心部分，长径约10000-13000光年，厚约10000光年，是圆盘体中恒星最密集的部分。

核球的中心部分叫银核；银核的中心叫银心。

银盘位于核球的四周，内侧较厚，约2400-4800光年；外侧较薄，约800光年。

在圆盘体外围，还有银晕。

它大体成球状，范围很大，但其物质密度比银盘低得多。

§202-2太阳在银河系中的位置和运动

银河的中线大体上把天球分成相等的两半。

这证明，我们太阳（或太阳系）的位置，很接近银河系赤道平面（即银道面）。

要不然，如果太阳远离银道面，银河将不再成为周天的环带，而只占据天穹之一隅。

银河两半圈的明暗程度不同。

这证明，太阳并不位于银河系中心，而是偏踞银盘的侧。

如果它位于银河系中心，那么，银河各部分的亮度应该大体相同。

具体地说，太阳的位置距银心约2.4万光年，向银心所在方向（在人马座），太阳距银盘边缘约6.4万光年。

从这个方向看去，恒星特别密集，银河显得最宽最亮。

反之，在同银心相反的方向，太阳距银盘边缘只约1.6万光年，从这个方向看来，恒星分布稀疏，银河显得十分暗淡。

作为银河系的成员，太阳有相对于银心的绕转，其速度为250kin/s。

按太阳与银心的距离，推得其绕转周期为2.5亿年。

如果地球年龄为46亿年，那么，它随同太阳环绕银心已经转了约18周。

恒星在绕转银心的同时，还有相对于邻近恒星的运动。

我们的太阳率领其行星家族，向着天空中武仙座方向（近织女星）前进。

这个方向所指的点被称为奔赴点。

人们都有这样的经验：

当汽车行驶在市郊的林荫道上时，透过车窗向前方凝视，会感到道路两旁的行道树从远方的一点向两边散开；向后凝视，又会觉得它们向远方一点会聚。

如果太阳系向着武仙座方向前进，那么，天空中的恒星，也会从武仙座中的一点向四周散开。

事实上，人们正是根据这个现象，推知太阳系向着武仙座方向前进。

太阳的这项运动，速度是20km/s。

既有绕转银心的运动，又有相对于邻近恒星的运动，对于这二者的关系，有人作了一个形象的比喻：

太阳及其邻近的恒星，好似飞行中的群蜂。

它们既成群结队地朝某个目标飞行，又有相互间杂乱无章的穿插运动。

前者好比绕银心转动，后者则是恒星间的相对运动。

§202-3河外星系

象银河系这样包含大量恒星的天体系统，被叫做星系。

在现代观测工具所能察觉的范围内，这样的星系约有10亿个。

所有这些星系（除银河系外），统称河外星系。

因为它们远在“河”外，所以显得十分暗淡和渺小，肉眼可见的寥寥无几。

它们在外表上表现为模糊的光点，同银河系内由气体和尘埃组成的弥漫星云相似，因而被称为“河外星云”。

把外形相似的河外星云同银河星云区分开来，证实它们是“河外”的星系，还是本世纪20年代的事，是天文史上的一次重大突破。

星系的分布也有结群现象。

一些相互邻近的星系结合成星系群。

银河系所属的星系群，叫本星系群，约有40个成员，除银河系外，最主要的成员是大、小麦哲伦云。

它们的距离分别为16万光年和19万光年，是银河系的紧邻；二者与银河系组成一个三合星系。

此外，本星系群中最接近的星系，当推仙女座大星云。

这是北天唯一的、肉眼勉强可见的河外星系，距离为220万光年。

这就是说，我们现在看到的仙女座大星云的暗淡光芒，远溯到它离开光源的时候，人类还处在“从猿到人”的进化过程中！

比星系群更加庞大的天体系统叫星系团。

一个星系团包含几百甚至几千个星系。

在星系团所在的天空区域，星系分布特别密集。

已经发现的星系团有上万个，其中离我们最近、最著名的是室女座星系团，距离为6000万光年，在天球上占据长40°，宽15°的天空区域，直径为6000万光年，包含着2500余个星系。

比星系团更高一级的天空世界为总星系。

它包括现有观测工具所能涉及的全部宇宙空间和已被觉察的10亿个星系。

其中，最遥远的星系超过100亿光年。

§202-4宇宙

“四方上下曰宇，往古来今曰宙”，可见我国古代就把宇宙看成空间和时间的统一。

现代宇宙学所研究的宇宙或科学上的宇宙，是指“观测到的宇宙”，即现在能够观测的现象的总和，实质上就是前述的总星系。

这样的宇宙是物理宇宙的一个组成部分，它不是无限的。

在无限的宇宙之中，任何具体的事物都是“渺小”的和有限的，在空间上有它的边界，在时间上有它的起源。

在现代宇宙学中，最有影响的是大爆炸宇宙学。

这种学说是在宇宙膨胀理论的基础上发展起来的。

1929年，美国天文学家哈勃（1889---1953）在研究星系光谱时发现，谱线的“红移”是一个普遍的现象。

如果把星系光谱中谱线的红移看作多普勒效应的结果，那么，除本星系群的少数星系外，所有星系都以很高的速度背离我们飞驰远去（这并不意味着我们正是处于膨胀的中心）。

哈勃进一步发现，星系的退行速度同它的距离成正比：

星系愈远，退行速度愈快。

哈勃的这一发现被称为哈勃定律。

星系的退行表明，宇宙仿佛是一个正在被充气的气球，或者像一个逐渐吹胀起来的肥皂泡，正在不断地膨胀。

如这一理论成立，那么，合乎逻辑的推论是，字宙在过去要比今天小；而且，在遥远过去的某个时刻，它应当是一个高温、致密的物质核心。

随之而来的另一个问题是，宇宙为什么会膨胀？

最简单而且几乎是必然的一个解释是，宇宙起源于最初的一次爆炸，故称大爆炸宇宙学。

按照这个学说的观点，宇宙在最初是一个温度极高（100亿度以上）和密度极大的“宇宙蛋”，那时只有中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子形态的物质。

这个宇宙蛋发生了爆炸，由于不断膨胀，导致温度和宽度很快下降。

当温度降至10亿度上下时，中子开始失去自由存在的条件，不是衰变，便是与质子结合成氘、氦等元素。

至温度降低到100万度时，早期形成化学元素的过程结束。

这时，宇宙中弥漫着由质子、电子和一些较轻原子核构成的等离子体。

持续膨胀使电离气体温度降低至4000K时，足以允许中性原子形成；原子核开始俘获自由电子，把它们保持在稳定的组态中，等离子体复合成为通常的气体。

以后，气体逐渐凝聚成星云；再后来，进一步形成各种各样的恒星体系，成为我们现在所看到的宇宙。

大爆炸宇宙学所描绘的是一个演化的宇宙，能很好地说明一些观测事实，但它还不是科学上的定论。

§202-5天文新发现

类星体--既非普通恒星和星云，亦非普通星系，而是一种新型的“类星射电源”（辐射较强无线电波的天体），因在照相底片上类似恒星，故名。

3K微波背景辐射--是指宇宙空间在微波波段所发出的各向同性辐射，也称宇宙背景辐射。

过去一般认为，除天体或星际云能辐射能量外，广漠的星系际空间是无限的空虚，温度只能是绝对零度（—273℃），不可能有能量辐射。

事实上，星系际空间并不像过去所想像那样漆黑一团和空无一物，而是有“光”和“热”：

光是不可见光，波长属于微波波段的电磁波；热表现为背景辐射温度3K，相当于—270℃。

这个事实说明，宇宙空间并不空，物质及其能量是普遍存在的。

进一步的观测证明，在天空的各个方向上，都有绝对温度2.7K、强度近似相等的微波辐射。

星际有机分子--指存在于星际空间的有机分子。

直到本世纪初，人们普遍认为宇宙空间是一无所有的“真空”。

60年代以来，在射电波的厘米和毫米波段，先后发现了百余种分子形态的星际物质，其中相当大一部分是有机分子。

这证明，广漠的宇宙空间充满着物质，不仅有简单的无机物，还有复杂的有机物。

星际有机分子的发现，把天体演化与生命起源问题联系了起来，为生命起源的研究提供了新的材料。

已发现的星际有机分子，大多数是地球上生命不可缺少的那一类。

碳是组成这些有机分了的关键。

既然有机分子广泛分布于宇宙空间，而地球上的生命也是在这些有机分子的基础上进化而来，这说明，生命现象并不是地球所独有，而是宇宙间的普遍现象。

其它天体上的生命很可能沿着同样的途径进化。

类星体、3K微波辐射、星际有机分子和前述的中子星，被称为60年代天文学的“四大发现”。

它对天文学及其它学科的发展具有深刻的意义。

第四节太阳和太阳系

203太阳

§203-1太阳的距离、大小和质量

地球与太阳的平均距离，常被用作太阳系范围内计量距离的单位，并且被叫做天文单位。

天文上测定天体距离（太阳系范围内）的基本手段，就是大地测量中常用的三角测量法。

太阳半径为700000km，这个数值相当于地球半径的109倍。

由太阳的半径可知，其表面积是地球表面积的12000倍；太阳的体积为地球体积的1300000倍。

太阳是太阳系的中心天体。

其质量可以通过行星（如地球）的运动来测定，因为绕转运动是由中心天体的引力造成的，而引力大小同它的质量有关。

太阳质量M为1.989×1030kg，或1.989×1027t，这个数字相当于地球质量的33万余倍，或全部行星质量总和的745倍。

太阳的平均密度为1.41g/cm3，约为地球平均密度（5.52g/cm3）的l/4。

但太阳各部分密度差异悬殊，外部密度很低，而核心密度可高达160g/cm3，是钢锭密度的20倍！

太阳表面的重力加速度为27.4m/s2，相当于地面重力加速度（9.8m/s2）的27.9倍。

§203-2太阳的热能、温度和热源

根据长期积累的观测资料，平均说来，在日地处于平均距离，太阳光垂直照射并排除大气影响的条件下，地面上单位面积（cm2）每分钟所接受的太阳热量为8.16焦耳。

这是一个重要的数据，被称为太阳常数。

地面上单位面积所得太阳热量既经测定，就有可能据此推算太阳辐射的总量。

设想有一个以太阳为中心，以日地平均距离为半径的巨大球面，它的总面积达4л×1.496×108km2＝2.83×1027Cm2。

这个球的内表面的每一点同太阳的距离，都等于日地平均距离，并且处处与太阳光垂直，它把全部太阳辐射如数吸收。

这个球面积乘以太阳常数，便得到太阳辐射总量，其值为3.826×1026J/s。

这个热量足以使覆盖地表150km厚的冰层，化成0℃的水。

在这个巨大能量中，地球得到多少？

按类似计算方法，它等于地球大圆面积上所接受的热量。

地球大圆面积为л（6.371×108）2＝1.27×1018cm2，乘以太阳常数得1.74×1017/s。

这个数量仅占太阳辐射总量的22亿分之一。

对太阳来说，这是微不足道的；但对地球来说，则是举足轻重的。

太阳放射如此巨大的能量，其温度自然是很高的。

推算太阳的温度有如下二方面线索：

太阳的温度为5770K，即约5500℃。

该温度称有效温度。

辐射温度其值与有效温度相仿，在5700K以上。

这个温度只是太阳的表面温度，即光球温度。

太阳的不同部分有不同的温度。

在光球以内，温度随深度而增加。

据天体物理学的理论推算，太阳核心的温度高达1500万度，这是整个太阳最高温度的所在。

在光球以外，还有色球和日冕，那里的温度随高度而增加：

在2000kｍ高度上，色球温度约为10万度；而日冕温度可高达100万度。

太阳不是“燃烧着”的一团火，而是一座热核反应炉：

太阳内部进行的热核聚变，是4个氢原子核结合成1个氦原子核的过程。

我们知道，1个氢核质量是1.0078个原子质量单位①，而氦核质量为4.0015单位。

因此，在一次反应中有△m＝4×1.0078－4.0015＝0.0276单位的质量损耗。

据此推算，1克氢聚变为氦，只造成的质量损耗，而对应产生的能量为6.21×1011J。

它可使1500吨水从0℃加热到100℃。

这样的过程比化学反应过程释放的能量大100万倍，这便是太阳能够持久地进行强烈辐射的源泉。

太阳的产能中心在太阳的核心区域。

那里存在着1500万度的高温和高压条件。

所产生的能量主要靠辐射方式，通过原子的反复吸收和反复发射，辗转传递到太阳表面。

太阳像目前那样稳定地发光，将持续几十亿年之久！

人们没有必要为太阳的“能源枯竭”而焦虑。

§203-3太阳的大气

5770K以上的高温，意味着太阳是一团灼热的气体球，并无地球那样的固体表面，也就无所谓相对于固体表面的大气层。

而且，由于高温，太阳的气体也不同于地球大气。

地球大气是有分子组成的，太阳大气则因高温电离成等离子体①。

这里所说的太阳大气，是指它的可以直接观测的外部层次。

至于太阳的内部情形，由于那里物质吸光本领很强，太阳内部产生的辐射，全部被它自己的物质吸收，因而无法被直接观测到。

太阳大气可分光球、色球和日冕三层。

由于日冕高速膨胀，行星际空间不断地得到从太阳喷发出来的高速粒子流，称为太阳风。

太阳风同日冕本身一样，几乎不含有热量。

其带走的质量损失与太阳总质量相比，微乎其微，不影响太阳结构和演化。

太阳风吹遍整个太阳系，尽管物质十分稀薄，但仍十倍于星际空间的物质密度，并对行星造成一些重大影响。

地球离太阳近，首当其冲。

在太阳风作用下，面对太阳的半个地球磁场，被压缩在一个较小的范围内；而背太阳的半个地球磁场，扬起一条长长的磁尾。

§203－4太阳活动

太阳是一颗基本稳定的恒星。

它的辐射总量（大部分是可见光）变化甚微。

然而，它的外层大气受太阳磁场的支配，处于局部的激烈运动中，称为太阳活动。

从某种意义上说，太阳活动可以通俗地比喻为太阳的“天气变化”，它使得太阳辐射在紫外线和X射线波段，有