太陽構造之謎

太陽看起來像是一團均勻的氣體球，簡單得不能再簡單了。但實際上它卻由若幹界限分明的層組成，類似於行星的固體部分與大氣層。

太陽的大氣層根據高度和性質的不同，分為3個圈層，它們分別是“光球”、“色球”和“日冕”。

人類肉眼所見的是太陽大氣的最底層——“光球”，厚約500千米。光球實際就是我們看到的太陽圓麵，它有一個比較清楚的圓周界線，太陽直徑就是根據它確定的，光球看上去像是一個光滑的同體，其實卻是由平均密度隻有水的幾億分之一的氣體構成的。光球中至少含有68種化學元素，氫占78％左右，其次是氦(19．8％)和氧(0．8％)。

在光球之上的是“色球”，厚約2000千米。它是有顏色的球，看上去像套在太陽上的一個玫瑰花環。由於光球太亮，色球完全被湮沒了。色球內的物質比光球稀薄得多，發出的光通常隻有在日全食時月球把太陽的光球遮住才能被大家看到，但天文學家可以用一種稱為“色球儀”的特殊望遠鏡看到它。色球層中進行著強烈的氣流活動，看上去就像一片燃燒的大草原，不時有明亮而細長的火舌騰空而起。火舌有時噴到一定高度又落回太陽表麵，形成耀眼的光環，就像一隻紅色耳環，這就是日珥。日珥的形態千變萬化。

色球之上的那部分灰白色稱為“日冕”，向外延伸達數百萬千米，其厚度約為好幾個太陽半徑。日冕裏的物質更加稀薄，而其中相對較稠密的部分，也可在日全食的時候看到。日冕是由極其炙熱的氣體構成的。

“日冕”是不是太陽大氣的最外層呢?不是，它的外表麵還有“太陽風層”。太陽風(橫掃整個太陽係的帶電粒子流)就是從日冕外層吹出的。太陽的外大氣層經常噴發一種帶電粒子流，稱為“太陽風”，它主要由電子和各種離子組成。太陽風在離開太陽以後，吹遍整個太陽係，最後消失在恒星際空間。以前，人們曾經把日冕看作太陽大氣的最外層。但是，太陽風實際上也是太陽大氣的一部分，隻是比日冕還要稀薄，範圍達到整個太陽係空間。因此，現在很多天文學家把太陽風吹拂的範圍看作太陽大氣的最外層，稱為“太陽風層”。

太陽的輻射(它是地球上所有生命賴以生存的基礎)源於其深處的核心部分所發生的核反應。核反應的能量逐漸向外泄出，直至抵達太陽的可見表麵(稱為光球)並逃逸到空間中。有科學家計算過，日核中核聚變產生的高能輻射，從日核傳到光球表麵變成陽光，要花2萬年的時間。我們今天看到的陽光是“山頂洞人”時代就開始從內向外走了。

從核心到光球，太陽的溫度急劇下降(核心處的溫度為1500萬開氏度，而光球的溫度隻有6000開氏度)，這是人人都料想得到的。但隨後溫度梯度卻來了個急劇的逆轉，這就大大出乎人們意料了：色球溫度穩步上升到幾萬開氏度，而進人日冕層之後，溫度更是猛升到100萬開氏度。色球層的某些與太陽黑子有關的區域甚至更熱。

既然能量必定來源於光球的下方，怎麽可能出現這種怪事呢?這豈不是好像你離開爐子越遠，身上反而感到越熱嗎?

這一難解之謎的第一批線索出現於19世紀，當時觀測日食的天文學家們探測到了一些不屬於任何已知元素的發射譜線。在20世紀40年代，物理學家們確定其中兩條譜線是失去部分外層電子的鐵原子發射出的。正常情況下鐵原子有26個外層電子，而上述這些鐵原子已失去了多達一半的外層電子，此種情況需要極高的溫度才有可能出現。隨後，火箭與衛星上的儀器又發現太陽發射出大量的X射線和極端紫外輻射，而隻有當日冕層的溫度達到數百萬開氏度時情況才會如此。這一難解之謎並不是太陽所獨有：大多數類日恒星似乎都有一個發射X射線的大氣層。

但最終我們似乎找到了一個答案。天文學家們認為日冕的變熱與磁場有關，磁場最強的地方也就是日冕最熱的地方。這樣的磁場可以通過熱量以外的形式輸運能量，從而不受通常的熱力學定律的限製。能量仍然必須轉換為熱，現在研究人員正在檢驗兩種可能的理論，即小尺度磁場再連理論(太陽耀斑也與這一過程有關)以及磁波理論。

科學家們研究認為，太陽看起來很平靜，實際上無時無刻不在發生劇烈的活動。太陽表麵和大氣層中的活動現象，諸如太陽黑子、耀斑和日冕物質噴發等，會使太陽風大大增強，造成許多地球物理現象，例如極光增多。大氣電離層和地磁的變化等。太陽活動和太陽風的增強還會嚴重幹擾地球上無線電通信及航天設備的正常工作，使衛星上的精密電子儀器遭受損害，地麵電力控製網絡發生混亂，甚至可能對航天飛機和空間站中宇航員的生命構成威脅。因此，監測太陽活動和太陽風的強度，適時作出“空間氣象”預報，越來越顯得重要。

太陽的構造是不是人們假想的，至今還真是個謎。