走近太阳
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太阳中心温度的推算:
爱丁顿也根据在1894年英国天文学家森逊(Sampson)所提出,太阳传递能量 的方式主要是辐射,而不是对流的想法,建立以理想气体的热平衡为基础的太 阳模型,他假定太阳的元素比例跟地球差不多,都处於高温气体状态.在1926 年,他成功的算出太阳的中心温度为三千九百万度的高温.后来从天文学家 Payne的工作得知氢为太阳或其他恒星的主要成份后,爱丁顿重新考虑他的 模型并修正太阳中心温度为一千九百万度. 当核子物理发展较成熟后,在1938年美国的贝特(Bethe)和德国的魏札克(Von Weizsacher)分别计算氢核子(即质子)融合成氦核子的过程,并得到太阳中心 核融合进行的温度为Biblioteka Baidu千八百多万度,这跟爱丁顿纯粹用气体热平衡的理论 所算出的结果相吻合.太阳能量产生之谜终於得到了完满的解决.
2.太阳系中的太阳
太阳或日是位于太阳系中心的恒星,它几乎是热等离 子体与磁场交织著的一个理想球体[。其直径大约是 1,392,000(1.392×106)公里,相当于地球直径的109 倍;质量大约是2×10^30千克(地球的330,000倍), 约占太阳系总质量的99.86%。 从化学组成来看,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%
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3太阳的能量
四个氢核聚变为一个氦核的途径之一,是魏茨泽克 于1937年,贝特于1938年提出的。这个反应过程是 小质量、低光度的主序星的主要能源,例如,太阳 现阶段辐射出去的能量90%以上是质子-质子这类反 应提供的质子-质子反应可由表中三个分支反应过程 分别完成。
表中γ和ve分别代表光子和电子中微子。上面各个分支反应过程中,两 个质子形成氘核2H的反应速率最慢,从而控制了整个链式反应。理论 计算表明氘核的反应截面很小,实验室里也从未观测到。不过,核物 理学和弱作用理论的成就表明,这项反应是可能存在的。由碳 、氮起 触媒作用 , 使4个氢核聚变为1个氦核的链式反应。其过程如下: 12C 1H →13N γ 13N → 13C e ve 13C 1H→ 14N γ 14N 1H→15O γ 15O→15N e ve 15N 1H→12C 4He式中e 、ve和γ分别 是正电子 、电子中微子和γ光子 。整个过程中,12C并未消耗 ,只起 触媒作用 ,而N 、O等是中间产物,最终结果是4个氢核聚变成1个氦 核。这个链式反应释放的能量为25.01兆电子伏 。 碳氮循环实际上还 有另一分支过程。当温度高于1.7×107K时 , 最后一个反应将由以下 循环替代: 15N 1H→16O γ 16O 1H→17 F γ 17 F→17O e ve 17O 1H→14N 4He。最后结果仍是产生氦核。由于有两个循环,上述 的反应也称为碳氮双循环。 当温度很高时 ,碳氮循环的反应速率比 质子-质子反应的高得多。对于大质量、高光度的主序星。碳氮循环是 主要的能源 。而像太阳这样的低光度主序星 ,质子-质子反应是主要 的能源。
走近太阳
1.宇宙中的太阳
太阳是距离地球最近的恒星,是太阳系的中心天体。体积是地球的 130万倍。在银河系内一千多亿颗恒星中,太阳只是普通的一员,它 位于银河系的对称平面附近,距离银河系中心约26000光年,在银道 面以北约26光年, 它一方面绕着银心以每秒250公里的速度旋转,另 一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方 向运动。其中心区不停地进行热核反应,所产生的能量以辐射方式 向宇宙空间发射。其中二十二亿分之一的能量辐射到地球,成为地 球上光和热的主要来源。
1.当太阳上有大群黑子出现的时候,地球上的指南针会乱抖动,不能正 确地指示方向;平时很善于识别方向的信鸽会迷路;无线电通讯也 会受到严重阻碍,甚至会突然中断一段时间,这些反常现象将会对飞机、 轮船和人造卫星的安全航行、还有电视传真等等方面造成很大的威 胁. 2.黑子还会引起地球上气候的变化.100多年以前,一位瑞士的天文学 家就发现,黑子多的时候地球上气候干燥,农业丰收;黑子少的时候气 候潮湿,暴雨成灾.我国的著名科学家竺可桢也研究出来,凡是中国古 代书上对黑子记载得多的世纪,也是中国范围内特别寒冷的冬天出现 得多的世纪.还有人统计了一些地区降雨量的变化情况,发现这种变化 也是每过11年重复一遍,很可能也跟黑子数目的增减有关系. 3.研究地震的科学工作者发现,太阳黑子数目增多的时候,地球上的地 震也多.地震次数的多少,也有大约11年左右的周期性. 4.植物学家也发现,树木的生长情况也随太阳活动的11年周期而变化. 黑子多的年份树木生长得快;黑子少的年份就生长得慢.黑子数目的 变化甚至还会影响到我们的身体,人体血液中白血球数目的变化也有 11年的周期性.
4.太阳的活动
太阳大气层里一切活动现象的总称。主要有太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、 日珥和日冕瞬变事件等。由太阳大气中的电磁过程引起。时烈时弱,平均 以11、22年为周期。处于活动剧烈期的太阳(称为“扰动太阳”)辐射出大 量紫外线、x射线、粒子流和强射电波,因而往往引起地球上极光、磁暴和 电离层扰动等现象。 太阳黑子是太阳活动的基本标志 光斑:太阳光球边缘出现的明亮组织,向外延伸到色球就是谱斑。光斑一 般环绕着黑子,太阳活动与黑子有密切的关系。 谱斑:太阳光球层上比周围更明亮的斑状组织。 太阳风:太阳风形成的带电粒子流造成了地球上的极光 耀斑:发出的强大的短波辐射,会造成地球电离层的急剧变化。对人类的 影响很大。造成短波通讯中断。 日珥:在日全食时,太阳的周围镶着一个红色的环圈,上面跳动着鲜红的 火舌,这种火舌状物体就叫做日珥。 影响:太阳活动对于地震、火山爆发、旱灾、水灾、人类心脏和神经系统 的疾病,甚至交通事故都有关系。因此也形成了太阳活动预报这门学问。 太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动,是太阳活动中最基本、 最明显的现象。它实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,像是一个 浅盘,中间下凹,温度比光球层表面的温度低1000℃到2000℃,所以看起 来比较“黑”。