太阳的主要成分(太阳是由什么组成的)

2022-07-13 12:20:11 发布:网友投稿
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太阳的主要组成部分(太阳是由什么构成的)

没有太阳,地球上就不会有生命。这不是一种说法,而是一个事实,我们都应该意识到。

几十亿年来,是太阳将太阳系维系在一起,并对迄今为止人类已知的所有重大天文现象负责。然而,我们对我们在宇宙中最亲密和最重要的邻居知之甚少。

当我们坐在沙滩上沐浴阳光时,我们很少问自己这个巨大的火球里发生了什么。

好吧,如果你对太阳内部很好奇,那么你来对地方了,因为这篇文章将探索太阳内部的许多秘密。

太阳的化学成分

太阳是一个巨大的热气球体。就目前的元素而言,太阳由两种主要气体组成——氢和氦。前者约占太阳质量的71%,后者约占质量的27.1%。

碳、氮和氧是这颗恒星中发现的相对较重的元素,它们的综合丰度约为质量的1.5%。剩下的0.5%由硅、镁、氖、铁、硫等重金属元素组成。

图:太阳能结构

太阳层

为了获得尽可能多的信息,科学家们用多种方法研究了太阳,包括地面望远镜和卫星。为了简单起见,他们通常把太阳分成六层。

光球是我们可以直接观察到的最深的一层。粒子和气泡的气体覆盖了光球层的大部分。色球层是光球层的下一层,也是太阳耀斑的来源。

下一层是日冕,肉眼看不到,但日冕望远镜可以观测到。这些层构成了肉眼可见的区域。

核心是太阳最内部的区域,所有的能量都是由核反应产生的。自然,它富含氢和氦。辐射带位于地核和对流层之间,充满宇宙射线和高能光子。

对流层从大约20万公里的深度延伸到恒星的可见表面。光子在对流层表面产生;这个顶层叫做光球层。

我们如何确定太阳的成分?

白光通过棱镜后,会分裂成七种构成颜色(彩虹的七种颜色),也就是俗称的光谱。

德国验光师约瑟夫·冯·夫朗和斐用一种叫做分光计的特殊仪器在阳光下进行了类似的实验。他在光谱中找到了黑线。

图:弗龙霍夫光谱仪

人们很快意识到,这些黑线代表光谱中缺失的颜色(更具体地说,波长),这是由于太阳内部和周围的元素吸收了这些特定波长的光。

每种元素吸收光谱中特定的波长,对应于其原子中的电子传输。

因此,这些黑线表明某些元素的存在,如氢、钙和钠,因为它们代表了这些特定元素吸收的波长。

这是一项非常简单有效的技术,为开发更先进的测量太阳成分的仪器奠定了基础。然而,这种方法也有其局限性。它只告诉我们太阳表面的成分,却没有告诉我们太阳核心的成分!

那么,核心呢?

太阳核心的辐射主要由中微子等粒子组成,它们在太阳表面发出的光的背景下运动,因此无法被标准光谱设备探测到。

因此,有像神冈天文台(日本神冈)这样具有极其灵敏的光学传感器的特殊仪器来识别这些粒子。

这些粒子证实了核聚变反应发生在太阳核心,核聚变反应是这些粒子发射的原因。

科学家研究太阳内部的另一种方法是日震学。科学家通过研究从内部发出的声波来听太阳的声音。

图:日本超级k天文台中微子探测器

美国宇航局的太阳和日光层天文台(SOHO)记录了不同频率的振动,并在斯坦福物理实验室使用适当的技术将振动转化为声音。

这些声波在光球内部的反射会使表面轻微振动和移动。光球层的上升和下降可以通过特殊技术来测量,以提供关于太阳中物质密度和运动的信息。

最后

在过去的200年里,我们已经能够生成和分析大量的太阳数据;最后,我们对正在发生的事情有了很好的理解。

然而,关于太阳的许多谜团仍然存在,但地平线上有一些迷人的任务可能有助于解决它们,美国宇航局的帕克太阳探测器就是其中之一。

图:帕克太阳探测器

探测器将潜到距离太阳表面不到650万公里的地方,并像过去的任何航天器一样记录热量和辐射。

该探测器于2018年3月发射,将提供有关太阳活动的新数据,并观测太阳外部日冕。

这项任务将改变我们对赋予我们生命的巨大天体火球的看法,并可能揭示关于太阳核心的新秘密。

这里需要注意的是,每颗恒星都有寿命,最终都会死亡。我们的太阳也不例外。

死后,它会在自身重力的作用下收缩。幸运的是,这在几十亿年内不会发生。从我们目前的物种轨迹来看,当这种情况发生时,应该没有人在身边!

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