太阳科普知识资料_科普知识：太阳的光和热的来源

【#能力训练# 导语】太阳是距离地球最近的一颗恒星，也是太阳系中的发光天体，它带给地球光和热，是地球上一切生命的根源，那么太阳的光和热是从哪里来的呢?下面是©文档大全网分享的科普知识：太阳的光和热的来源。欢迎阅读！

　　【太阳的光和热的来源】

　　从化学组成来看，现在太阳质量的大约四分之三是氢，剩下的几乎都是氦，包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%，采用核聚变的方式向太空释放光和热。

　　对于天文学家而言，太阳只不过是一颗正在走向死亡的恒星。但对于其他人而言，太阳是一个熊熊燃烧的大火球，为我们能提供光和热。

　　太阳已经持续燃烧了大约50亿年，是什么在维持太阳的燃烧呢?我们都知道，太空中没有空气，因此没有氧气可用于太阳的燃烧。在我们的日常经验中，我们所熟悉的燃烧是火焰燃烧。本质上，这是一种放出光和热的氧化反应。但这不是的反应类型。太阳确实在“燃烧”，但它是一种核反应，而不是化学反应。

　　太阳的燃料为氢原子，73%的太阳质量由这种化学元素组成。太阳的光和热都来自于它的中心区域，那里的温度高达1500万摄氏度，压力高达3000亿个地球大气压。在这样的极端高温高压下，四个氢原子能够聚变成一个氦原子，并释放出能量。因此，氢核聚变无需氧气的参与，太阳的“燃烧”不用氧气。

　　太阳每秒要烧掉426万吨的氢原子，根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，可以计算出太阳的功率为3.85×10^26瓦，相当于每秒9.19×10^10吨的TNT爆炸。

　　那么，太阳最终会熄灭吗?

　　答案是显然的，太阳最终会燃烧殆尽，只不过还要一段非常漫长的时间，因为太阳的燃料非常充足。自诞生数十亿年以来，太阳已经燃烧了一半的氢燃料。目前，太阳所包含的氢燃料还足够再烧50亿年。当氢燃料耗尽，核心坍缩，温度升高，太阳将开始燃烧氦。此时，太阳将会膨胀成红巨星。之后，太阳外层被剥离，结果留下白矮星。再经过数十亿的冷却，白矮星最终完全变暗，在宇宙中彻底死去。、

　　【太阳的活动】

　　太阳看起来很平静，实际上无时无刻不在发生剧烈的活动。太阳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22亿分之一的能量辐射到地球，成为地球上光和热的主要来源。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(日珥)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讯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，地面通讯网络、电力控制网络发生混乱，甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。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，越来越显得重要。

　　黑子

　　4000年前古时候祖先肉眼都看到了像3条腿的乌鸦的黑子，通过一般的光学

　　望远镜观测太阳，观测到的是光球层的活动。在光球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“太阳活动谷年”。

　　经过数世纪的研究，人类对太阳黑子的研究已经有了一定的成果。

　　分为以下几点：

　　1.太阳黑子是太阳表面温度相对较低而显得黑的区域。

　　2.黑子会对地球的磁场和电离层产生干扰，指南针不能正确指示方向，动物迷路，无线电通讯受到严重影响或中断，直接危害飞机、轮船、人造卫星等通讯系统安全。

　　太阳黑子活动的高峰期，太阳会发射大量的高能粒子流与X射线，引起地球磁暴现象，导致气候异常，地球上微生物因此大量繁殖，这就为流行疾病提供了温床。

　　同时，太阳黑子的活动，还会引起生物体物质出现电离现象，引起感冒病毒中遗传因子变异，或者发生突变性的遗传，产生强感染力的亚型流感病毒，形成流行性感冒，或者导致人体的生理发生其他复杂的生化反应，影响健康。

　　因此，太阳黑子量达到高峰期时，人类要及早预防流行性疾病。

　　有趣的是，一位瑞士天文学家发现，太阳黑子多的时候，气候干燥，农业丰收，黑子少的时候，暴雨成灾。地震工作者发现，太阳黑子数目增多的时候，地球上的地震也多。植物学家发现，植物的生长也随着太阳黑子的出现而呈现11年周期的变化，黑子多长得快，黑子少长得慢。

　　耀斑

　　太阳耀斑是一种剧烈的太阳活动，是太阳能量高度集中释放

　　的过程。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(常在黑子群上空)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。

　　别看它只是一个亮点，一旦出现，简直是一次惊天动地的大爆发。这一增亮释放的能量相当于10万至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的25次幂焦耳的巨大能量。

　　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，除可见光外，有紫外线、X射线和伽玛射线，有红外线和射电辐射，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，发出大量的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。

　　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，正在努力揭开耀斑的奥秘。

　　光斑

　　太阳光球层上比周围更明亮的斑状组织。用天文望远镜对它观测时，常常可以发现：在光球层的表面有的明亮有的深暗。这种明暗斑点是由于这里的温度高低不同而形成的，比较深暗的斑点叫做“太阳黑子”，比较明亮的斑点叫做“光斑”。光斑常在太阳表面的边缘“表演”，却很少在太阳表面的中心区露面。因为太阳表面中心区的辐射属于光球层的较深气层，而边缘的光主要来源光球层较高部位，所以，光斑比太阳表面高些，可以算得上是光球层上的“高原”。

　　光斑也是太阳上一种强烈风暴，天文学家把它戏称为“高原风暴”。不过，与乌云翻滚，大雨滂沱，狂风卷地百草折的地面风暴相比，“高原风暴”的性格要温和得多。光斑的亮度只比宁静光球层略强一些，一般只大10%;温度比宁静光球层高300℃。许多光斑与太阳黑子还结下不解之缘，常常环绕在太阳黑子周围“表演”。少部分光斑与太阳黑子无关，活跃在70°高纬区域，面积比较小，光斑平均寿命约为15天，较大的光斑寿命可达三个月。光斑不仅出现在光球层上，色球层上也有它活动的场所。当它在色球层上“表演”时，活动的位置与在光球层上露面时大致吻合。不过，出现在色球层上的不叫“光斑”，而叫“谱斑”。实际上，光斑与谱斑是同一个整体，只是因为它们的“住所”高度不同而已，这就好比是一幢楼房，光斑住在楼下，谱斑住在楼上。

　　米粒组织

　　米粒组织是太阳光球层上的一种日面结构。

　　呈多角形小颗粒形状，得用天文望远镜才能观测到。米粒组织的温度比米粒间区域的温度约高300℃，因此，显得比较明亮易见。虽说它们是小颗粒，实际的直径也有1000公里～2000公里。

　　明亮的米粒组织很可能是从对流层上升到光球的热气团，不随时间变化且均匀分布，且呈现激烈的起伏运动。米粒组织上升到一定的高度时很快就会变冷，并马上沿着上升热气流之间的空隙处下降;寿命也非常短暂来去匆匆，从产生到消失，几乎比地球大气层中的云消烟散还要快平均寿命只有几分钟，此外，发现的超米粒组织，其尺度达3万公里左右，寿命约为20小时。[13]

　　太阳风

　　太阳风是一种连续存在，来自太阳并以200-800km/s的速度运动的等离子体流这种物质虽然与地球上的空气不同，不是由气体的分子组成，而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成，但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似，所以称它为太阳风。

　　当然，太阳风的密度与地球上的风的密度相比，是非常非常稀薄而微不足道的，一般情况下，在地球附近的行星际空间中，每立方厘米有几个到几十个粒子。而地球上风的密度则为每立方厘米有2687亿亿个分子。太阳风虽然十分稀薄，但它刮起来的猛烈劲却远远胜过地球上的风。在地球上，12级台风的风速是每秒32.5米以上而太阳风的风速，在地球附近却经常保持在每秒350～450千米，是地球风速的上万倍，最猛烈时可达每秒800千米以上。

　　太阳风从太阳大气最外层的日冕，向空间持续抛射出来的物质粒子流。这种粒子流是从冕洞中喷射出来的，其主要成分是氢粒子和氦粒子。太阳风有两种：一种持续不断地辐射出来，速度较小，粒子含量也较少，被称为“持续太阳风”;另一种是在太阳活动时辐射出来，速度较大，粒子含量也较多，这种太阳风被称为“扰动太阳风”。扰动太阳风对地球的影响很大，当它抵达地球时，往往引起很大的磁暴与强烈的极光，同时也产生电离层骚扰。

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