书城童书奇妙的日食与月食现象(宇宙瞭望书坊)
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第28章 太阳光球

太阳在各波段发射出来的总辐射能量流或“太阳输出(总功率)”为3·845×1026(即384·5亿亿亿)瓦,它称为“太阳光度”,整个地球大约只接收它的22亿分之一,相当于全世界总发电量的几十万倍。太阳能是人类可以进一步开发利用的清洁能源。在气象学上,常把测量的太阳照度称为“日射”。过去由“日射”进行地球大气吸收等改正后,得到的大气外的值1·95卡/厘米2·分,称为“太阳常数”。近40多年来,用人造卫星携带优良仪器准确地测定出太阳总照度是变化的,于是,以“太阳(总)辐照”取代太阳常数。太阳总辐照平均值为1365~1369瓦/米2。太阳的电磁波辐射主要是可见光,还有紫外、红外、X和γ射线、射电波段的辐射。可见光辐射变化不大(千分之几),而远紫外和射电(尤其在X射线波段)则常发生很大变化(达1/10甚至10倍以上),对地球环境和人类有相当严重的影响。太阳还发射粒子辐射,主要是从高温日冕流出的带电粒子(电子,质子——即氢原子核,α粒子——即氦原子核等)流,称为“太阳风”。在地球轨道附近,太阳风的电子和质子约8个/厘米3,流速约450千米/秒,太阳风还耦合着强度约5纳特的磁场。太阳风也是有变化的,高速太阳风达1000千米/秒。

我们看到的日轮表面是太阳的“光球层”,通常所说的太阳半径(符号R⊙)69·55万千米就是指光球层而言的。光球层厚度约500千米,相对太阳半径而言是很薄的,所以我们看到日轮有明锐边缘。

太阳光球下面的内部可分为3层:①核反应区,范围从中心到0·25R⊙,正进行氢聚变为氦(常称为氢燃烧)的热核反应,产生巨量的原子能。实际上,正是从研究太阳的能源而先提出“氢聚变为氦”的热核反应,后来才在地球上建立“热核反应堆”。②辐射区,范围从0·25R⊙到0·8R⊙,通过辐射方式把热核反应产生的能量向外转移。③对流区或对流层,范围约0·1R⊙,通过对流方式向外转移能量。

光球层往上依次是太阳大气的色球层和日冕。色球层厚度约2000千米,物质稀疏透明,其辐射仅为光球层的几千分之一。日冕物质更稀疏,延展到几R⊙。或更远,其温度高达百万度,但其辐射仅为光球的百万分之几。由于色球层和日冕的辐射比光球层弱得多,平时肉眼看不出来,仅在日全食时才显现。

日轮(光球)太亮,若用肉眼直接观看也易伤害眼睛。因为望远镜聚光后的亮度更强,尤其不能用望远镜直接看日轮!常在望远镜物镜前面加减光片,再由目镜呈出放大的日轮较暗像到投影屏上,眼睛观看屏上的日轮像又安全又醒目。

在调节清晰的可见光(白光)日轮像上,首先会注意到日轮边缘部分比中央部分暗的“临边昏暗”现象,其原因在于:光球物质很不透明,中央部分的光来自光球层温度较高而亮的较深部;而边缘部分射出的是温度较低而较暗的浅部光。然而,在远紫外、X射线、射电(即无线电)波段的日轮像上,看到的却是“临边增亮”现象,这是因为这些波段的辐射主要是从光球以上的太阳大气发射出来的。