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太阳挂在天上好端端的,咋还会“极速老化,不断膨胀”呢?你需要了解太阳究竟是什么

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

“太阳急速老化,将会不断膨胀,吞没整个地球......”看过电影《流浪地球》的朋友肯定并不陌生这句话吧,那么大家一定会好奇太阳究竟是什么, 到底多久才会老化?本文将为大家简单介绍下。

我们要讲解的是太阳系家族中的老大,那就是我们的太阳,它位于太阳系的中心。我们一切的光和热均来自于太阳,太阳与我们的生存息息相关。

我们每天都会看见太阳,它每天都会升起落下升起落下,反反复复。那么问题来了,太阳究竟是什么?为什么会发光发热?因为太阳是我们每天“接触”最多的天体,所以人类的好奇心就想去研究它。话不多说,我们就来开始“研究”太阳吧!

太阳的结构,图:网络

“太阳”俩字的含义

首先我们要了解下太阳这2个字的含义,简单的说就是太大的意思,阳光太强的意思。“太”是指太阳非常的巨大,到底有多大?要理解这个有多大,首先我们要了解下我们生活的地球有多大。根据NASA(权威数据,下同)给出的最新数据,地球半径约6371公里(千米,下同),太阳半径约695700公里。因此太阳的半径约是地球的109.2倍。

太阳的平均直径约139万公里(千米),地球的平均直径约12742公里,因此大约需要109个地球紧密排列成一直线才有太阳那么宽。由此我们可以知道太阳的体积是十分巨大的,它可以装下大约130万个地球。

大约109个地球并排才有太阳那么宽大,图:天文志愿漫画组

是不是觉得很大,或者你还没有感觉?那么我们来比下它俩的体积吧!地球体积约1.083x10^12km^3(立方千米),太阳体积约1412000x10^12km^3,因此太阳体积约是地球体积的1304000倍。现在是不是感觉太阳很大了,如果这样不太直观的话,那么我们可以这样打个比方:把地球比作一个小弹珠,把太阳比作一个超级大的球体(类似于大气球)。这个超级大气球可以装下约130万个小弹珠,对应于太阳可以装下约130万个地球!现在感觉是不是太阳非常巨大了?!

太阳是一个很接近于理想的球体,因为其扁率只有约9×10^−6(900万分之一),也就是说南北极点之间的直径与赤道直径相差只有几公里而已。

好了,接下来我们来说说这个“阳”字吧,我们不钻牛角尖,就把这个“阳”字比作是太阳的光和热。我们这里就说简单一点,太阳的光和热基本上都来自于太阳内部的核聚变(就大致相当于氢弹爆炸)。

太阳日珥大小与木星、地球比较,图片来自:星娃网

太阳由什么构成的,它是一种火么?

太阳是一颗巨大的等离子体“超级火球”,它不同于地球上的火焰,属于比地球上火焰温度更高的一种等离子体状态。我们知道大自然的物质状态一般有3种,分别是固态、液态、气态。但当气态处于极端恶劣环境下时(如超高温),气态便形成了一种等离子体状态。比如在我们生活中,雷雨天气中的闪电就是我们看见的等离子体状态。

太阳主要由氢元素和氦元素构成,最多的为氢元素,以及其它少量的如氧、碳等等。

太阳的能量来自什么地方?

太阳是一颗恒星,靠自身的能量来发光发热,不需要借助任何外来的能量。太阳的一切能量来自于其核心部位的核聚变(如同氢弹爆炸),氢聚变为氦将释放巨大无比的能量。太阳核聚变每秒钟所释放的能量相当于数百万颗氢弹同时爆炸的总能量,比人类目前所创造的总能量还要多得多。

太阳持续百亿年的核聚变能量靠什么来维持的

首先简单点说下答案:靠太阳巨大的质量来维持,更确切的说是靠足够多的质子数量来维持的。不过需要注意的是,这里指的是氢核聚变,还要考虑核聚变反应的速度。

要了解其维持机制,首先必须要了解下核聚变的原理。目前太阳上的核聚变主要靠质子来维持,也就是被“剥离”的氢原子核。深入得来讲,这种属于质子﹣质子链反应,将氢融合成氦,但是中间过程尤为复杂,我们需要上图了解下。

图片:4个自由的质子融合成一个氦原子核的过程,图片作者:Borb

太阳到底有多热?

太阳的温度不同于地球上一般只有几百度的火焰,太阳上的温度可以高达数千乃至数万度,即使在温度最低的区域也有近4000度。太阳核心的温度可以高达1500万度左右,然而在太阳外围层次的日冕层中可能比核心温度还要更高,目前天文学家们还没有合理的解释,可能是由于某种加热持续性累积造成的如此超高温。

太阳也有自转与公转

我们的太阳也有自转与公转,太阳的自转周期大约是25-34天左右(各处转动不同步,周期长度随纬度增加而增加),相当于太阳围绕自身转一整圈需要花费1个月的时间。

太阳的自转,图:《我们的太阳》PPT

太阳的公转是绕着我们的银河系中心旋转的,大约2.5亿年才围绕银河系中心转一整圈。自我们太阳系诞生以来,我们已经绕银河系中心转了差不多20圈了。

太阳绕银河系中心的公转,图:我们的太阳》PPT

太阳距离我们有多远?

太阳距离我们非常非常的遥远,大约距离地球有1.5亿公里(千米)。这是什么概念呢?如果您现在乘坐民航飞机,日夜兼程都需要花费约20多年的时间才可以达到太阳。如果您选择现在走路去太阳,那么在1000多年后,你才可以抵达太阳。

太阳系在银河系中所处的位置

我们的银河系有上千亿颗恒星,太阳只是普通的一颗,但太阳却是太阳系内唯一的一颗恒星。

目前太阳处于银河系的猎户臂中,其距离银河中心大约2万5千光年,以220公里/秒的速度绕银河中心公转。

我们太阳系的位置,图:见水印

太阳到底有多亮?

不可以肉眼直视太阳

我们在任何时候都不可以用自己的肉眼去直视太阳,因为太阳强大的热和光会损伤我们的眼睛。如果我们要观测太阳表面,必须佩戴专业的太阳滤光镜。

在满月时,我们的肉眼看满月久了,眼睛也会受不了。太阳的亮度比满月亮度强出约40万倍左右。可想而知,我们的肉眼肯定是不能直视太阳的,这样的强光严重时会导致我们的眼睛失明,不可掉以轻心。因此观测太阳都需要专业的滤镜,将太阳强光部分滤掉。

加太阳滤光镜看太阳,图:HK天文协会

太阳活动对我们的影响

太阳上的物质(大量等离子)会抛射到太空中去,有些抵达地球,就会在地球的南北极产生美丽的极光。

同时太阳爆发所产生的辐射能量也会影响在太空工作的宇航员以及我们的人造卫星,和地球上的无线电通信。

绚丽的极光。图:14jbella

太阳的寿命

那么太阳什么时候会“变老”?太阳也有他的生命周期,也有“诞生”和“死亡”。根据目前的学说,太阳大约在45.7亿年前形成。在恒星的整个生命周期中,太阳目前处于“中年”时期,再过50亿年才会膨胀成为红巨星,随后慢慢“衰老”为“白矮星”。对于人类历史来说还远得很,所以不用担心有一天我们必须要去“流浪”啦。

太阳的生命周期,图WJ百科

白矮星过后,由于没有核聚变等能源的提供,温度以及光度都开始下降,最后变为黑矮星。但是目前宇宙太过于年轻(约138亿岁),所以还没有发现黑矮星的存在。即使最年老的白矮星,它也会辐射出上千度的温度。

关于太阳的小档案

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