“燃烧”的太阳结构是怎样的？

每天，太阳都为我们带来温暖和我们看东西所需要的光线。对于地球上的生命而言，太阳绝对是必不可少的。我们认为太阳的存在和其他很多事物一样是理所当然，但没有太阳，生命就不可能存在！

谈到太阳，你可能会有以下这些问题。

☆ 如果太阳存在于真空之中，它将如何进行燃烧？

☆ 是什么阻碍了气体从太空中逸出？

☆ 太阳有多大？

☆ 太阳为什么会出现耀斑？

☆ 太阳什么时候将停止燃烧？

☆ 太阳和其他恒星一样吗？

对于这些问题的解答，使太阳这个话题变得如此有趣！

太阳是一颗恒星，和我们在夜晚看到的其他恒星一样。它们之间的区别在于距离的远近。我们看到的其他恒星距离我们有数光年，而太阳离我们只有约8光分，可以说太阳离我们近多了。

根据太阳的温度和它发出的光线的颜色，通常把太阳划归为G2类恒星。恒星的颜色范围是从红色到橙色、黄色、白色，再到蓝色。颜色与温度直接相关。比如，蓝色或白色的恒星比黄色的恒星温度要高，而黄色的恒星又比红色的恒星温度高。G类恒星介于黄色与白色之间，表面温度为5000～6000℃。因此，太阳是一颗“普通”的恒星，它只是绕着银河系中心运动的几十亿颗恒星中的一颗。

太阳已经“燃烧”了超过45亿年，它将在未来几十亿年的时间里继续照耀我们这个星球。太阳聚集了大量的气体，多为氢气和氦气，它的直径约为1.4×106千米。太阳可以容纳50多万个地球！由于太阳的体积如此庞大，因此它的重力也很大：足以将所有的氢气和氦气聚拢在一起，也足以保证所有绕着太阳运动的行星不离开其运动轨道。

太阳的“燃烧”与木头的燃烧不同。与其说太阳在“燃烧”，不如说它是一个巨大的核反应堆，我们下面就会了解到这一点。

太阳的结构

太阳没有像地球一样的固体表面。不过，太阳的结构固定。太阳分为3个主要区域。

☆ 内核。

☆ 辐射层。

☆ 对流层。

◎内核

内核层从太阳的中心延伸到太阳半径25%的地方。在这个区域，重力把一切物质向内推进，形成了巨大的压力。在压力的作用下，氢原子按照核聚变反应的方式聚拢到一起。两个氢原子按照以下几个步骤组合到一起，形成氦—4和能量。

（1）2个质子结合形成氘（1个氢原子加1个中子）、1个正电子（与电子类似，但带正电荷）和1个中微子（一种几乎无质量的中性粒子）。

（2）1个质子与1个氘结合形成1个氦-3原子（2个质子加1个中子）和1条伽马射线。

（3）2个氦—3原子结合形成1个氦—4原子（2个质子加2个中子）和2个质子。

太阳能量的85%来自于这些反应，另外15%来自于其他的聚变反应。比如，当氢聚变形成氦—4原子时，氦原子的质量比开始时的两个氢原子的质量要小。爱因斯坦的相对论指出，质量的差转化为能量。这种能量在太阳上形成多种形式的光（紫外线、X射线、可见光、红外线、微波以及无线电波）。同时，太阳还发射能量粒子，如中微子和质子，形成太阳风。当这些能量到达地球时，给地球带来温暖，对天气施加影响，同时也为生命带来了能量。由于地球大气层和磁场的保护，大多数来自太阳的辐射或太阳风都不会对人类造成伤害。

太阳的相关数据

◎辐射层

太阳的辐射层从内核延伸到太阳半径55%处。在这一区域，来自内核的能量以质子的形式向外运动。质子形成后，大约运行1微米的距离，就会被空气分子所吸收。空气分子受热，重新释放出波长相同的另一个质子。新的质子运行1微米后又会被另外的空气分子所吸收，就这样循环往复。质子与空气分子的每次反应都需要时间。在一个质子到达太阳表面前，大约要进行1025次这样的吸收和重新释放，因此内核质子的形成与它到达太阳表面之间存在着巨大的时间差。

◎对流层

对流层占据了太阳最后30%的半径，该区域通过对流气流把能量传递到太阳表面。对流气流就是在热空气上升的同时有冷空气下降，就像你把小的发光物体放入一锅正在煮沸的开水中所看到的情景一样。与内核和辐射层发生的辐射传递相比，对流气流能以更快的速度将质子带到太阳表面。在辐射层和对流层，质子与空气分子发生反应的次数相当频繁，质子需要10万～20万年的时间才能到达太阳表面！

黑子、日珥和耀斑

通过望远镜的图像，我们可以观察到太阳上发生的几种有趣的现象：黑子、日珥和耀斑。日珥和耀斑对地球影响巨大。下面就让我们来看一下黑子、日珥和耀斑。

◎黑子

黑子是太阳上出现的黑色而低温的区域。黑子通常成对出现，它们是穿过太阳表面的强大磁场（强度约为地球磁场的5000倍）。磁力线从一个黑子穿出，又进入另一个黑子。磁场是由在太阳内部运动的气体形成的。黑子活动的周期平均是11年，其中既有活动最多的年份也有活动最少的年份。在当前的活动周期中，2002年是黑子活动较多的一年，而2007年是黑子活动较少的一年。

活动周期为何是11年，我们还不得而知，下面是两种可能的猜测。

☆ 太阳旋转的不均衡导致太阳内部的磁力线发生扭曲变形。变形后的磁力线穿过太阳表面，形成黑子对。最终，磁力线断裂，黑子活动就减少。新的循环开始。

☆ 巨大的气体管在较高的纬度绕着太阳内部旋转，然后开始向赤道附近运动。当这些气体管相互挤压着向前运动时，就形成了黑子。气体管在到达赤道后就开始分解，黑子也就消失了。

◎日珥

有时，气体云层会升高，从黑子对沿着磁力线运动。这些拱形的气体被称为“日珥”。日珥可以持续2～3个月，在太阳表面上方升高到或超过5万千米。当达到这个高度后，日珥就会喷发数分钟或数小时，喷出的大量物质以1000千米/秒的速度穿过日冕，到达外太空。这种喷发被称为“日冕物质抛射”。

如果喷发的日珥朝着地球的方向运动，就会影响通讯、航海系统，甚至输电线路，同时在夜空中形成可见的极光。

◎耀斑

有时在结构复杂的黑子群中，会发生突然而剧烈的爆炸。这些爆炸被称为“耀斑”。科学家认为，由于太阳磁场集中的区域里磁场发生了突然的变化，因此会发生耀斑现象。随着耀斑的发生，还伴有气体、电子、可见光、紫外线以及X射线的释放。当耀斑到达地球后，与地球两极的磁场发生相互作用，会产生北极光和南极光。耀斑会对通讯、卫星，甚至输电线路造成干扰。辐射和粒子将空气离子化，阻止了无线电波在卫星与地面之间或地面与地面之间的运动。空气中离子化的粒子可以在输电线路中产生电流，造成功率骤增。功率骤增会使输路超负荷，从而导致断电。