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太阳的体检表 太阳系漫游① | 观天者说

2019-06-12 13:34 来源:光明网 
2019-06-12 13:34:53来源:光明网作者:责任编辑:蔡琳

  大家好,我是中科院国家天文台的王汇娟,今天,让我们一起来漫游太阳系!

  首先,太阳系在哪里呢?纵观正加速膨胀的宇宙,我们从数以千亿的星系中,锁定一个并不起眼的像漩涡一样的星系,这就是银河系。银河系从中心旋转出多条旋臂,太阳系就位于其中一条叫作猎户座小旋臂的边缘地带。银河系中有千亿颗像太阳这样的恒星,最新研究表明,恒星周围存在行星是比较普遍的现象。就是这样一个如沧海一粟的暗淡角落,却几乎是我们人类赖以生存的整个世界。如同生存在池塘中的鱼,人类从未走出这片池塘,而人类发射的探测器也才刚刚飞出这个池塘的边缘。

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图1. 银河系示意图 来源:https://www.nasa.gov/sites/default/files/images/620057main_milkyway_full.jpg

  太阳系核心的天体是太阳,它的直径是地球的109倍,体积是地球的130万倍。如果用一枚普通鸡蛋的高度(约5厘米)来代表地球的直径,那太阳的直径约相当于一辆大型家庭轿车的长度,太阳和地球在宇宙间就如同相隔20个篮球场的一辆轿车和一枚鸡蛋。

  太阳大约占据了整个太阳系总质量的99.87%,所以太阳系的其他天体都围绕太阳公转。太阳距离地球1.5亿公里,这个距离意味着光以每秒30万公里的速度也要跑500秒,所以我们现在所看到的太阳是它500秒之前的样子。换句话说,我们每看一眼太阳,都做了一次短暂的时空穿越(备注:请注意不要在没有专业保护的情况下通过望远镜直接看太阳,会对眼睛造成不可逆伤害!)。这里有个问题留给大家:你还能亲眼看到你或你的父母出生那年的星光么?

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图2. 太阳和八大行星示意图 来源:https://www.nasa.gov/sites/default/files/images/620057main_milkyway_full.jpg

  太阳的体温如何呢?它表面的有效温度约为5500摄氏度,主要辐射能量集中在550纳米左右,所以太阳辐射最强的是黄绿色的可见光,这也是我们人眼最敏感的区域。太阳有约11年的活动周期,在太阳比较活跃的时期,其表面会有很多黑子。现在太阳正处于相对宁静的时期。

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图3. 可见光波段的太阳和黑子 来源:https://sdo.gsfc.nasa.gov/assets/img/latest/latest_1024_HMIIF.jpg

  太阳的相貌如何呢?在不同波段看到的太阳是不一样的,通常肉眼所看到的是太阳的光球层,这也是太阳大气的最内层。光球层的外面是色球层,仅为光球层亮度的千分之一,平时一直淹没在光球的光辉里,仅在日全食的时候,我们才有机会亲眼见到红色的色球层。当然,平时也可以通过专业的日珥镜欣赏到太阳的色球层。色球上最显著的特征就是日珥。色球的外面是日冕层,非常稀薄,但温度却高达百万度。

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图4.不同波段观测的太阳 来源:https://www.nasa.gov/mission_pages/sdo/images/index.html

  太阳是由什么组成的呢?天文学家通过研究太阳光谱,可以确定太阳大气的化学成分,按质量计算,约含70%的氢,28%的氦和2%的比氢和氦更重的元素。光谱就像是太阳的指纹。

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图5. 太阳的光谱 来源:https://apod.nasa.gov/apod/ap030629.html

  太阳的能量从何而来呢?太阳的能源主要来自其中心的核聚变反应。除了核能以外,地球上所有的能量几乎全都直接或间接来自太阳,正是这些能量孕育了地球的生命。太阳已经走过了生命的46亿年,按目前的恒星演化理论,它还能稳定燃烧约50亿年,然后会变成一个红胖子,接近地球轨道。希望那之前我们的地球可以平安流浪或人类已找到新的家园。

  主讲人简介:姜晓军,系国家天文台研究员,国家天文台兴隆观测基地主任。主要从事恒星物理和天文技术研究。王汇娟,系国家天文台星云计划研究员。主要从事恒星物理研究。

[责任编辑:蔡琳]

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