太 阳 基 本 数 据

紫外日冕
紫外波段的日冕
外层日冕的 伪彩色照片
“1970年3月7日日全食日冕” 太阳活动极大年的日冕
太阳宁静年的日冕
太阳日冕。SOHO探测器拍摄
太阳日冕。摄于1991年7月11日日全食时。
太阳释放巨大能量。其中部份能量以带电荷粒子形式高速传送开去，这 便是太阳风。它的移动速度达到每秒数百公里。虽然地球上的磁场能将环 绕地球的带电荷粒子困于其辐射带（ Van Allen belts ），一般能有效阻挡 太阳风，但在猛烈太阳风情况下它可能受影响而变形，导致地磁暴的出现。
太阳光球及其活动
光球就是我们实际看到的太阳圆面，它有一个比较清 楚的圆周界线。光球的表面是气态的，其平均密度只有水 的几亿分之一。光球厚达500千米，极不透明。光球上密 密麻麻地分布着极不稳定的斑斑点点，被称为“米粒组 织”。米粒组织可能是光球下面气体对流产生的现象。另 外，还有超米粒组织，其直径与寿命要大的多。在光球还 分布着太阳黑子和光斑，偶尔还会出现白光耀斑。这些活 动现象有着相差悬殊的亮度、物理状态和结构。
太阳光球上的米粒组织
89年3月5-18日 的太阳表面一 群黑子,面积约 70个地球.10日 黑子群爆发大 耀斑,放出带电 粒子和辐射,使 地面多处无线 电通讯中断
所谓太阳黑子是 光球层上的黑暗区 域，它的温度大约 为4500K， 而光球 其余部分的温度约 为6000K。 在明亮 的光球反衬下，就 显得很黑。
Measuring Waves
Waves are described by two numbers: Wavelength ():
• Distance between wave crests.
Frequency (f):
• Number of wave crests passing per second.
活动太阳的磁场
太阳活动是有周期性变化的。太阳周期是指大约十一 年周期性的太阳黑子数量增加和减少。每一周期是从太阳 活动最低潮时算起。太阳周期的排序开始于十八世纪，而 现在我们正处于第二十三周期。
至 变 始 方 子 拢 间 图
黑 子 生 命 短 暂 ， 只 有 少 于 数 天 约 三 星 期 的 寿 命 。 太 阳 黑 子 的 多 寡 化 有 一 个 十 一 年 的 周 期 ， 在 周 期 之 ， 黑 子 基 本 上 出 现 在 纬 度 较 高 的 地 ( 即 离 太 阳 赤 道 较 远 ) ， 接 着 太 阳 黑 数 目 会 不 断 增 多 ， 并 且 会 向 赤 道 靠 。 假 若 我 们 以 图 显 示 黑 子 位 置 与 时 的 关 系 ， 便 会 得 出 着 名 的 「 蝴 蝶 」 。 利 用 光 谱 分 析 ， 科 学 家 得 知 太 阳 黑 的 磁 场 相 当 强 ， 比 太 阳 平 均 磁 场 强 千 倍 。 黑 子 经 常 成 双 成 对 出 现 ， 每 皆 由 极 性 相 反 的 黑 子 组 成 ， 若 一 个 磁 北 ， 另 一 个 必 为 磁 南 ， 由 此 我 们 计 每 对 黑 子 皆 由 磁 力 线 所 连 系 ， 强 的 磁 场 牵 制 着 光 球 层 上 的 气 体 ， 并 止 了 下 层 较 炽 热 的 气 体 上 升 至 黑 子 围 ， 结 果 黑 子 比 太 阳 表 面 其 他 地 方 度 较 低 。 最 后 值 得 一 提 的 是 ， 黑 子 数 目 和 地 球 的 气 候 有 微 妙 的 关 系 ， 究 显 示 在 地 球 上 一 次 冰 河 期 时 ， 太 黑 子 的 数 目 异 常 地 少 。
• Hot stars appear to be blue • Cooler stars appear to be red
„Measure‟ colours by filters
Prisms disperse light into its component colors
White Light Prism
A slight problem
In what medium do light waves travel ?
• Concept of ether (check spelling !!) • Concept of fields
An unexpected solution :
• Complete theory of electricity and magnetism by James Clerk Maxwell (c.1860) allows for electro-magnetic waves to travel in vacuum with speed of light
从"阳光"号发射不久(1991年11月)到1995年末的太阳X射线图像。 图中太阳活动由盛至衰十分明显。"阳光"号探测器拍摄。
Stellar Spectrum
Measuring Star Colours
Stars have different colours ! Colours depend on surface temperature
• Particles cannot behave like waves • Waves cannot behave like particles
The wave picture gets a boost
1801 Thomas Young
• Double-slit experiment • Include graphic • Demonstrates wave nature of light, rejects particle picture
太阳的巨大喷发
太阳的物质抛射 形成环形突出
软X射线波段的太阳
太阳色球层有些局部亮区域，我们称它为谱斑。 它处于太阳黑子的正上方。有时谱斑亮度会突然增 强，这就是我们通常说的耀斑。耀斑释放的能量极 其巨大。其巨大的能量来自磁场。
太阳的耀斑
磁回旋(紫外)
太阳日珥的爆发
太阳的日珥和日冕。摄于日全食时。
Sound waves (A 440):
• = 0.73 m, f = 440/second; • wave speed: c = 320 m/second (1150 km/hr) • For sound, ―frequency‖ = ―pitch‖.
太阳。这四幅太 阳像是在不同元 素谱线及不同波 段上拍摄的，其 中(a)铁IX/X, 17.1nm (b)铁 XII,19.5nm (c)铁 XV,28.4nm (d)氦 II/硅XI,30.4nm。 SOHO摄于1998 年10月27日。
太阳。这是幅 波长19.5nm 铁XII的太阳像， 图中几个明亮 的区域是太阳 的活动区，几 个暗黑的区域 是冕洞，而周 围的一圈是日 冕。SOHO拍 摄。
Spectrum
Two opposing views
Light consists of particles
• Newton (c.1670)
Light as waves
• Christiaan Huygens (1678)
Seemingly a ‗either – or‘ situation
The wave speed, c, is the product of these:
c=f
Wavelength ()
Speed (c)
Frequency (f) (# waves/second)
Examples of Waves
Ocean waves:
• = 100 m, f = 0.1/second; • wave speed: c = 10 m/second (36 km/hr) • Speed depends on water depth, salinity, etc.
太阳的结构
太阳是太阳系的中心天体,是太阳系里唯一的一颗恒星,也是离地球最 近的一颗恒星。太阳是一颗中等质量的充满活力的壮年星，它处于银河 系内，位于距银心约10千秒差距的悬臂内，银道面以北约8秒差距处。 太阳的直径为139.2万千米，是地球的109倍。太阳的体积为141亿亿立 方千米，是地球的130万倍。太阳的质量近2000亿亿亿吨，是地球的33 万倍，它集中了太阳系99.865%的质量，是个绝对至高无上的“国王”。 太阳是个炽热的气体星球，没有固体的星体或核心。太阳从中心到边缘 可分为核反应区、辐射区、对流区和大气层。太阳能量的99%是由中心 的核反应区的热核反应产生的。太阳中心的密度和温度极高，它发生着 由氢聚变为氦的热核反应，而该反应足以维持100亿年,因此太阳目前正 处于中年期。太阳大气的主要成分是氢（质量约占71%）与氦（质量约 占27%）。
日冕与太阳风
太阳最外层的大气称为日冕。日冕延伸的范围达到太阳直径的几倍到几 十倍。在太阳活动极大年，日冕接近圆形；在太阳宁静年则呈椭圆形。 日冕中有大片不规则的暗黑区域，叫冕洞。冕洞是日冕中气体密度较低 的区域。冕洞分为三种：极区冕洞，孤立冕洞，延伸冕洞。太阳能以太阳风---物质粒子流的形式失去物质。冕洞是高速太阳风的重要源泉。 日冕物质抛 射是发生在日冕的非常宏观庞大的物质和磁场结构，它是大尺度致密等离子 体的突然爆发现象。对地球影响最大的莫过于它。当太阳上有强烈爆发和日 冕物质抛射时，太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区。这时，地 球两极就出现极光。极光的形态千变万化。太阳系内某些具有磁场的行星上 也有极光。发生在日冕的耀斑叫X射线耀斑，它的波长只有1～8埃或更短。它 直接引起地球电离层骚扰，从而影响地球短波通讯。
太阳。SOHO拍摄
太阳基本数据
日地平均距离 半径 质量 平均密度 有效温度 自转会合周期 光谱型 目视星等 目视绝对星等 表面重力加速度 表面逃逸速度 中心温度 中心密度 年龄 149，598，000千米 696，000千米 1.989×1033克 1.409克/立方厘米 5,770K 26.9日(赤道);31.1日(极区) G2V -26.74等 4.83等 27,400厘米/平方秒 617.7千米/秒 约15,000,000K 约160克/立方厘米 50亿年