物质的第四态—等离子体

太阳的能源: 太阳核内的物质是强压缩,高密度,高温气体, 温度高达1500万度(k), 从而创造了一个核反应 的环境. 质量和引力将氢原子挤压在一起,是水 密度 的150倍. 氢原子核失去电子,成为自由核,并以巨大能量 相互作用,聚合成氦原子核,四个氢原子聚变成 一个氦原子,约0.7% 的质量转变成能量. 计算:
太阳的成分,结构: 71-74% 氢hydrogen,25-27% 氦 helium
1-2% 其它(碳,氮,氧,金属). 基本结构: 核心, 辐射部分(中间层),对 流层(即表面层). 太阳的大气层:光球,色球,日冕三层.
核心区: 太阳中心到0.25 半径处.约为整个太阳 质量的一半以上.处于高温,高密度,高压态. 太阳核心温度~1500万度k.物质是气体. 压力约2500亿个大气压. 核心区的气体被极度压缩到水密度的150倍 是太阳巨大能量的发源地.
爱因斯坦公式:物体释放的能量等于消失的质量 与光速平方的乘积.
核能量可达到普通化学能量的上千万倍. 1克氢可产生相当于燃烧4吨石油的热量. 每秒钟有~5亿吨的氢被转化成氦 . 其中400万吨物 质转化为能量. 核心区产生的能量需要几百万年后 才能到达太阳表面. 地球上获得太阳能: ~20亿份之一的能量到达地球 大气层. 30%被反射, 23% 大气层吸收, 其余到达 地球表面. 太阳每年送给地球~100亿亿度电的能量.
研究太阳是研究宇宙,原子能的重要途径. 地球高空的大气结构和日地之间空间环境 很大程度上由太阳的电磁波辐射和粒子发 射决定.太阳的活动直接影响航天,通讯,电 力,导航,气象… 大气层中的一些现象的研究更与我们的生 活密切相关.
现在有60 亿人生活在地球上. 战争与和平;掠夺与保护和建设;
地球在宇宙中只是沧海一粟
在这张比例图上，太 阳只是一个像素，木 星则无法显示
心宿二
Soleil < 1 pixel
在我们可见的星空中.论 亮度，心宿二排在第15 位。它离地球1000光年
太阳是50亿年前由星际云瓦解后的一团云 塌缩而成(见图).它的寿命约为100亿年. 太阳系是银河系中一个很微小的部分. 太阳带着太阳系行星绕银河中心转动. 红外天文学和射电天文学帮助我们了解太 阳和太阳系的形成.具有尘埃的等离子体云 的特性.源自球金星火星水星
冥王星
木星
土星
天王星
海王星 地球
冥王星
太阳系图
宇宙等离子体研究以宇宙中的自然等离子体为 研究对象.如太阳物理研究太阳中的等离子体 过程, 日地空间的磁爆,太阳风,磁层.还有研究 星际空间中受恒星辐射而电离的气体等. 人类的航天飞行与空间等离子体的研究密切相 关
人们骄傲地说 地球拥有 5亿4千万平方公里 6千亿亿吨岩石 1万亿亿吨水
物质的第四态—等离子体
高中讲学教材（第二讲）
顾琅 2009.10
宇宙中的等离子体, (太阳-等离子体火球)

地球在宇宙中只是沧海一粟 太阳的巨大能量—地球上一切生命，植物的 生存之源，从何而来？ 太阳的组成 成份，结构 与地球比较，一些基本数据 太阳核部分的聚合反应释放能量 空间等离子体研究
人类生活在地球上的独特条件: 太阳能源;大气层保护. 对世界的认识过程: 从自己到地球,到太阳系, 到银河系,到宇宙. 从永恒,静止到变化的动态的世界,宇宙.
太阳的大气层:总质量与太阳比可忽略. 光球层:我们看到的太阳圆盘.光球层发出的 强烈可见光.光球层厚度薄,500公里.不透明. 色球层:厚度约2500公里.色球层亮度仅为 光球层的万分之一,是充满磁场的等离子体. 密度迅速下降,温度从几千度向外增到近10^6度. 日冕层:等离子体,密度更低,温度可达百万度. 亮度更暗,日全食时看到呈银白色.可以延伸4-5个太 阳半径距离.高速向外膨涨形成太阳风.
太阳核心区的高能量带电粒子流向表面,同时 感应出强磁场.围绕太阳的云团由于密度低, 压力及温度不能产生核聚变,分别进入绕太阳
旋转的轨道,进化成行星及小卫星,如地球和 月亮.
太阳的一些数据
太阳
半径 质量
地球
表面引力 表面温度 平均密度
6376km 109倍 70万公里 ~33万倍 1.989乘10^30 公斤 9.81m/s2 28倍 ~5700度 1/4 20度 5506kg/m3