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太陽-地球能量之源添加時間:2016-02-19

 
   太陽是個巨大炙熱的火球, 不停的燃燒, 表麵溫度就有6000°C, 內部深處的溫度更高達1500萬度以上, 它所產生的能量是電磁波的方式向外輸送, 稱為"太陽輻射".
太陽輻射相當巨大, 每平方厘米的太陽表麵, 每秒鍾放出的能量, 相當於燃燒1.3億噸煤所產生的能量.
太陽向四周所有方向發出的輻射, 到達距離一億五千萬公裏遠的地球時, 隻有太陽總能量的22億分之一, 但全年能量仍有相當於一百億億度的電力, 如此巨大的能量才能推動地球上的天氣,為地球上的萬物生長提供了源源不斷的動力.
太陽輻射到達地麵前, 要經過大氣層, 大氣有吸收、散射、漫射及雲層的吸收和反射作用, 到達地麵被吸收的隻有一半, 約49%。幸好有大氣層的消減作用, 如太陽輻射毫無阻擋地全部到達地麵, 白天的溫度可高達80°C, 人類就無法生存。由於大氣層的作用, 才能使地麵溫度在30°C--40°C。同樣地, 若無大氣層, 夜晚地麵輻射將熱能放散到太空, 地表溫度可降到零下10度到100多度。
地表吸收了太陽輻射, 加熱了地麵, 同時也會放出電磁波, 波長隨溫度而變, 按地表的溫度, 輻射波長較長, 故地麵輻射, 也稱地麵長波輻射。 太陽輻射的波長較短, 又稱太陽短波輻射。
   太陽是距離地球最近的恒星,它的大小和亮度屬於中等,按半徑和溫度歸類應屬G1型矮星。有磁場和自轉,它是最大的天體並包含了太陽係將近 98%的質量。需要一百零九個地球才能填滿太陽的橫截麵,而它的內部則能容納超過 130萬個地球。可見的明亮表麵稱為光球,光球之上是5000公裏厚的內層大氣,稱為色球層,在色球之上是極其稀薄的高溫日冕,其範圍可延伸到地球甚至更遠的地方。太陽的活動來源於其核心部分。太陽的核心溫度高達1500萬攝氏度,壓力超過地球的 340億倍。在這裏發生著核聚變。聚變導致四個質子或氫原子產生一個阿爾法粒子或氦原子核。阿爾法粒子的質量比四個質子小0.7%,剩餘的質量轉化成了能量並被釋放至太陽的表麵,並通過對流過程散發出光和熱。太陽核心的能量需要通過幾百萬年才能到達它的表麵。每秒鍾有七億噸的氫被轉化成氦。在這過程中,約有五百萬噸的淨能量被釋放,因此使太陽能夠發光。
太陽的年齡約為46億年,它還可以繼續燃燒約50億年。在其存在的最後階段,太陽中的氦將轉變成重元素,太陽的體積也將開始不斷膨脹,直至將地球吞沒。在經過一億年的紅巨星階段後,太陽將突然坍縮成一顆白矮星——所有恒星存在的最後階段。再經曆幾萬億年,它將最終完全冷卻。

距離

149,600,000千米

平均角直徑

3159.3"

直徑

1,392,000公裏(地球的109.3倍)

體積

1.412E18(地球的1,306,000倍)

平均密度

1.41

表麵逃逸速度

618公裏/秒

總輻射功率

3.88E33爾格/秒

赤道自轉周期

26.9天(會合周)

極自轉周期

31.1天

內部密度

每立方厘米150克

內部溫度

13,000,000K~25,000,000K

光譜型

G1

色指數

+0.45

目視星等

-26.86

絕對星等

+4.71

相對運動

向織女星方向19.4公裏/秒;繞銀心220公裏/秒

 

光球層
  光球是一層不透明的氣體薄層,厚度約400公裏,它輻射出太陽能量的絕大部分。上麵的斑點結構稱為米粒組織,是太陽熱氣體雲的頂部,大小約為300~1450公裏,形狀為不規則多邊形,持續時間約7~10分鍾,有垂直方向的振蕩。光球的能量來自不同深度,形成不同溫度的表麵大氣。

色球層
  太陽能量經過這一區域自中心向外傳遞。這一層可見太陽耀斑。耀斑是太陽黑子形成前在色球層產生的灼熱的氫雲層。在光球層的某些區域,溫度比周圍稍低(通常是4000攝氏度),這便是黑子。

日冕
  日冕是包圍太陽的一層發光的高溫稀薄氣體,亮度很微弱,隻有在日全食時和用日冕儀才能看到。這一區域有日餌。日冕最高可達200萬K,因高溫而不斷發出帶電微粒向外擴散,稱為太陽風。當太陽黑子活動的極大年時,日冕的形狀呈球型,而在極小年,兩極的方向出現極羽。 日冕的最外麵向太空伸展並輻射出從太陽產生的粒子。
 

太陽黑子
   太陽黑子由暗黑的本影和在其周圍的半影組成,形狀變化很大,最小的黑子直徑隻有幾百公裏,沒有半影,而最大的黑子直徑比地球的直徑還大幾倍。太陽黑子是由於周圍明亮光球背景的反襯才顯的暗黑,實際上它們的溫度達3800K,比融化的鎢還亮熱。黑子的重要特性是它們的磁場強度,黑子越大,磁場強度越高,大黑子的磁場強度可達4000高斯。太陽黑子活動呈周期出現,兩次極大間的間隔平均為11.2年,疊加有一個為期80年的低幅度的周期。在黑子群周圍常出現耀斑,發出的輻射和粒子同地球磁場和電離層相互作用會使地球上的短波無線電通訊中斷並出現極光。

太陽風
  太陽的日冕(即太陽的外層大氣)中含有能夠逃逸太陽引力的高能量粒子,這些粒子以高達每秒900公裏(560英裏)的速度旋轉著飛離太陽,從而形成太陽風。因為這些粒子沿著太陽磁場的磁力線運動,而且帶有電荷,所以它們使太陽係中充滿了電流。被太陽風占據的區域叫做太陽圈。

 

太陽輻射

太陽一刻也不停地向茫茫宇宙空間輻射著大量的電磁波。其中射向地球的那一部分,向地球輸送了大量的光和熱。據粗略估計,太陽每分鍾向地球輸送的熱能大約是250億億卡,相當於燃燒4億噸煙煤所產生的能量,這是非常可觀的。地球在一年中從太陽獲得的能量,相當於人類現有各種能源在同期內所提供的能量的上萬倍。地球上的一些天然能源(如煤、石油等)可能有枯竭的那一天,而太陽能卻是取之不盡,用之不竭的。太陽能是人類可以無限使用下去的一種巨大的天然能源。
地球除了從太陽那裏取得能源外,還可從其它天體,如月球等取得能量,但其數量是微不足道的。地球從月球等其它天體所得的輻射能,僅為太陽的億分之一。而來自宇宙的輻射能也僅為太陽輻射能的20億分之一;從地球內部傳到每平方厘米地麵上的熱量,全年才為5.4卡,僅為來自太陽輻射能的萬分之一。所以說,太陽是地球和大氣能量的源泉。