太陽(yáng)和日地空間課件

§3-1太陽(yáng)和太陽(yáng)大氣1§3-1太陽(yáng)和太陽(yáng)大氣11.太陽(yáng)的概況21.太陽(yáng)的概況2不同輻射波段的太陽(yáng)光學(xué)紫外X射線射電3不同輻射波段的太陽(yáng)光學(xué)紫外X射線射電3太陽(yáng)的基本數(shù)據(jù)質(zhì)量 1.99×1030kg=332,000M⊕半徑 6.96×105km=109R⊕角直徑 32.5′密度 150–1.4–10-7gcm-3轉(zhuǎn)動(dòng)周期 25.4[e]–34.4[p]days溫度 1.5×107–5800–107K光度 3.8×1033ergs-14太陽(yáng)的基本數(shù)據(jù)質(zhì)量 1.99×1030kg=332太陽(yáng)常數(shù)f：?jiǎn)挝粫r(shí)間垂直射入地球大氣外單位面積上的能量。f=1.36×106ergs-1cm-25太陽(yáng)常數(shù)f：5太陽(yáng)的化學(xué)組成6太陽(yáng)的化學(xué)組成6“太陽(yáng)元素”的發(fā)現(xiàn)1868年8月18日，法國(guó)天文學(xué)家詹遜觀測(cè)日全食時(shí)，發(fā)現(xiàn)日珥的一條橙黃色明線（D3），不能和已知的地球上任何元素的譜線相對(duì)應(yīng)。命名為氦，曾稱“太陽(yáng)元素”。

27年后，一位名叫雷姆塞的英國(guó)化學(xué)家終于在地球上也找到了氦。7“太陽(yáng)元素”的發(fā)現(xiàn)1868年8月18日，法國(guó)天文學(xué)家詹遜觀整體結(jié)構(gòu)核心區(qū) 輻射區(qū)對(duì)流區(qū)光球色球過(guò)渡區(qū)日冕8整體結(jié)構(gòu)核心區(qū) 8太陽(yáng)的大氣光球可見(jiàn)光輻射區(qū),厚度約100-500km半徑約700,000km溫度約6000K利用吸收線光譜確定了68種化學(xué)元素9太陽(yáng)的大氣光球9光球的臨邊昏暗現(xiàn)象可見(jiàn)光-----近紫外光：光球園面呈現(xiàn)中間比邊緣更明亮的臨邊昏暗現(xiàn)象；其它波段（如射電，X射線等）：臨邊增亮。原因？10光球的臨邊昏暗現(xiàn)象可見(jiàn)光-----近紫外光：光球園面呈現(xiàn)中間色球：位于光球上方，厚度約2,000-3000km，是稀薄和透明的氣態(tài)物質(zhì)，光度較低，產(chǎn)生發(fā)射線，可在日全食時(shí)觀測(cè)到。11色球：位于光球上方，厚度約2,000-3000km，是日冕：太陽(yáng)大氣的最外層，溫度106–107K，非常稀薄的電離氣體，范圍不定

常伴有日冕物質(zhì)拋射（CMEs）

12日冕：太陽(yáng)大氣的最外層，溫度106–107K，非常稀2.太陽(yáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與能源只能觀測(cè)到太陽(yáng)表面，但其通常取決于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)；建立了太陽(yáng)的分層模型132.太陽(yáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與能源只能觀測(cè)到太陽(yáng)表面，但其通常取決于太陽(yáng)的分層模型內(nèi)核：熱核反應(yīng)，產(chǎn)能區(qū)輻射層對(duì)流層光球：光亮的球?qū)樱瑴囟?000K色球：溫度比光球高,656.28納米紅光很強(qiáng)日冕：溫度百萬(wàn)度，射電輻射來(lái)自日冕14太陽(yáng)的分層模型內(nèi)核：熱核反應(yīng)，產(chǎn)能區(qū)14太陽(yáng)結(jié)構(gòu)模型15太陽(yáng)結(jié)構(gòu)模型15太陽(yáng)的能源太陽(yáng)的能源：L⊙≈3.8×1033ergs-1,τ⊙≈5×109yr熱核聚變反應(yīng)：核子1+核子2核子3+能量質(zhì)量虧損 核子1+核子2質(zhì)量>核子3質(zhì)量熱核聚變反應(yīng)要求粒子處于高溫高密狀態(tài)16太陽(yáng)的能源太陽(yáng)的能源：16當(dāng)恒星內(nèi)部形成Fe后，由于Fe的聚變反應(yīng)吸熱而不是放熱，恒星內(nèi)部的熱核反應(yīng)由此停止17當(dāng)恒星內(nèi)部形成Fe后，由于Fe的聚變反應(yīng)吸熱而不是放熱，恒星一般認(rèn)為：太陽(yáng)內(nèi)部能源的約98%產(chǎn)生于質(zhì)子----質(zhì)子循環(huán)，約2%來(lái)自碳---氮---氧循環(huán)。研究表明太陽(yáng)在約50億年前到達(dá)主序，現(xiàn)任處于主序階段。18一般認(rèn)為：太陽(yáng)內(nèi)部能源的約98%產(chǎn)生于質(zhì)子----質(zhì)子循環(huán)，太陽(yáng)中微子問(wèn)題中微子是一種不帶電、質(zhì)量極小的亞原子粒子，它幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生相互作用；太陽(yáng)內(nèi)部H核聚變釋放能量的5%被中微子攜帶向外傳輸，每秒大約有1015個(gè)中微子穿過(guò)我們的身體；目前接收到的太陽(yáng)的輻射（光子）實(shí)際上產(chǎn)生于~105-107年前的太陽(yáng)內(nèi)部，而中微子則是在當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的；太陽(yáng)核心區(qū)的研究可直接由中微子探測(cè)得到。19太陽(yáng)中微子問(wèn)題中微子是一種不帶電、質(zhì)量極小的亞原子粒子，它幾太陽(yáng)中微子的探測(cè)原理:中微子與C2Cl4相互作用,釋放光子.20太陽(yáng)中微子的探測(cè)原理:中微子與C2Cl4相互作用,釋放光子太陽(yáng)中微子失蹤案實(shí)際測(cè)量到的太陽(yáng)中微子數(shù)目只有理論計(jì)算值的約1/3可能的原因：太陽(yáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與成分與太陽(yáng)標(biāo)準(zhǔn)模型差異中微子物理——中微子振蕩

挑戰(zhàn)宇宙間的短缺質(zhì)量。21太陽(yáng)中微子失蹤案實(shí)際測(cè)量到的太陽(yáng)中微子數(shù)目只有理論計(jì)算值的約3.太陽(yáng)的對(duì)流層和磁場(chǎng)近年來(lái)對(duì)太陽(yáng)的對(duì)流層研究的越來(lái)越多；對(duì)流層內(nèi)從內(nèi)到外溫度，壓力，及密度變化很大，物質(zhì)的上下徑向?qū)α鬟\(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈，而且不均勻，內(nèi)部的巨大能量由此大部分通過(guò)機(jī)械的對(duì)流傳輸送到光球底層并輻射出去。由于太陽(yáng)存在較差自轉(zhuǎn)，使對(duì)流層內(nèi)存在大尺度的環(huán)流。不能直接觀測(cè)到，但與太陽(yáng)外層大氣的一些活動(dòng)現(xiàn)象有關(guān)。223.太陽(yáng)的對(duì)流層和磁場(chǎng)近年來(lái)對(duì)太陽(yáng)的對(duì)流層研究的越來(lái)越多；太陽(yáng)內(nèi)部的輻射與對(duì)流區(qū)23太陽(yáng)內(nèi)部的輻射與對(duì)流區(qū)23太陽(yáng)的磁場(chǎng)太陽(yáng)磁場(chǎng)的形成——發(fā)電機(jī)理論太陽(yáng)各層大氣里的磁場(chǎng)很不相同,日面各部分磁場(chǎng)相差很大,幾高斯～幾千高斯;太陽(yáng)黑子磁場(chǎng)是最強(qiáng)的磁場(chǎng)太陽(yáng)活動(dòng)大都與磁場(chǎng)有關(guān)磁場(chǎng)是活動(dòng)區(qū)最本質(zhì)的特征24太陽(yáng)的磁場(chǎng)太陽(yáng)磁場(chǎng)的形成——發(fā)電機(jī)理論24§3-2太陽(yáng)的活動(dòng)和日地關(guān)系一、寧?kù)o太陽(yáng)活動(dòng)光球現(xiàn)象：米粒組織超米粒25§3-2太陽(yáng)的活動(dòng)和日地關(guān)系一、寧?kù)o太陽(yáng)活動(dòng)25米粒組織：光球上的明亮斑點(diǎn)平均直徑約1000km壽命約5-10分鐘米粒比光球溫度高300-400K由光球下面的氣體對(duì)流造成26米粒組織：26日震學(xué)(Helioseismology)太陽(yáng)的內(nèi)部擾動(dòng)產(chǎn)生壓力波（聲波）在太陽(yáng)表面，聲波表現(xiàn)為表面物質(zhì)的上下振蕩（幅度幾千米，周期5-10分鐘，觀測(cè)米粒組織時(shí)發(fā)現(xiàn)）太陽(yáng)振蕩造成譜線位移利用太陽(yáng)表面的振蕩可以研究太陽(yáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)27日震學(xué)(Helioseismology)太陽(yáng)的內(nèi)部擾動(dòng)產(chǎn)生超米粒1954年測(cè)得；寧?kù)o太陽(yáng)表面上，數(shù)目約保持在2500個(gè)左右；直徑2萬(wàn)----6萬(wàn)公里壽命一般20----40小時(shí)，平均24小時(shí)。28超米粒1954年測(cè)得；28本質(zhì)差別：米粒:深度約400千米的光球?qū)觾?nèi)；反映亮度差別，溫度分布不均勻；無(wú)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。超米粒：光球之下7000----10000千米的對(duì)流層；光球速度場(chǎng)不均勻的表現(xiàn)；邊緣比太陽(yáng)普通磁場(chǎng)強(qiáng)百倍。29本質(zhì)差別：米粒:超米粒：29色球現(xiàn)象單色光觀測(cè)色球：針狀物：細(xì)小“火舌”色球網(wǎng)絡(luò)沖浪：物質(zhì)拋射30色球現(xiàn)象單色光觀測(cè)色球：30日冕現(xiàn)象冕洞：暗區(qū)凝聚區(qū)：亮區(qū)冕流：黑子多時(shí)短，黑子少時(shí)長(zhǎng)極羽：在太陽(yáng)兩極，象羽毛；太陽(yáng)活動(dòng)極小時(shí)更明顯31日冕現(xiàn)象31二、太陽(yáng)活動(dòng)黑子；譜斑；日珥，日冕活動(dòng)，耀斑等；32二、太陽(yáng)活動(dòng)321）太陽(yáng)黑子光球上不規(guī)則的黑色區(qū)域，大小約10,000千米，溫度約4000–4500K通常成群出現(xiàn)

331）太陽(yáng)黑子光球上不規(guī)則的黑色區(qū)域，大小約10,000千米，黑子的結(jié)構(gòu)與形態(tài)：本影和半影組成；高分辨率觀測(cè)表明，有精細(xì)結(jié)構(gòu)。黑子在日面上的分布存在明顯規(guī)律：a.緯度分布的不均勻性b.東西的不對(duì)稱性34黑子的結(jié)構(gòu)與形態(tài)：本影和半影組成；高分辨率觀測(cè)表明，有精細(xì)結(jié)a.緯度分布的不均勻性

19世紀(jì)，研究表明，幾乎所有的黑子都分布在±8度---±45度的緯度范圍內(nèi)。35a.緯度分布的不均勻性

19世紀(jì)，研究表明，幾乎所有的黑子黑子出現(xiàn)蝴蝶圖：每個(gè)活動(dòng)周開(kāi)始黑子出現(xiàn)在高緯區(qū)，然后逐漸走向低緯區(qū)

36黑子出現(xiàn)蝴蝶圖：每個(gè)活動(dòng)周開(kāi)始黑子出現(xiàn)在高緯區(qū)，然后逐漸走向黑子“蝴蝶”圖在11年活動(dòng)周期中，黑子分布呈現(xiàn)蝴蝶狀從高緯到低緯的變化。每只蝴蝶對(duì)應(yīng)一個(gè)活動(dòng)周。37黑子“蝴蝶”圖在11年活動(dòng)周期中，b.東西的不對(duì)稱性

1907年英國(guó)天文學(xué)家蒙德發(fā)現(xiàn)：黑子在日面東西邊緣的數(shù)目不一樣：

日面東半邊的黑子總比西半邊的更多，同時(shí)從日面東邊緣轉(zhuǎn)出的黑子也比在西邊緣消失的多。一般解釋：僅為視覺(jué)或光學(xué)現(xiàn)象。38b.東西的不對(duì)稱性

1907年英國(guó)天文學(xué)家蒙德發(fā)現(xiàn)：黑子在日黑子群（及其分類）多數(shù)成群；一般每個(gè)黑子群中有兩個(gè)主要黑子：前導(dǎo)黑子和后隨黑子，兩者磁極性通常相反。黑子有許多不同分類法：蘇黎世分類法；磁分類法；等等。39黑子群（及其分類）多數(shù)成群；一般每個(gè)黑子群中有兩個(gè)主要黑子：黑子相對(duì)數(shù)：太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)弱的標(biāo)志。長(zhǎng)期計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法。1849年蘇黎世天文臺(tái)沃爾夫提出：R=K(10g+f)g是日面上黑子群數(shù),f為單個(gè)黑子數(shù)，k是與觀測(cè)條件和觀測(cè)者有關(guān)的量（沃爾夫定自己的K=1）。黑子總面積A：把所有黑子歸算到日面中心后相加。40黑子相對(duì)數(shù)：太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)弱的標(biāo)志。長(zhǎng)期計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法。40太陽(yáng)黑子的變化黑子的持續(xù)時(shí)間為幾小時(shí)到幾個(gè)月利用黑子在日面的運(yùn)動(dòng)可以確定太陽(yáng)的較差轉(zhuǎn)動(dòng)41太陽(yáng)黑子的變化黑子的持續(xù)時(shí)間為幾小時(shí)到幾個(gè)月41太陽(yáng)黑子的周期準(zhǔn)周期，從黑子的極小年份算起。42太陽(yáng)黑子的周期準(zhǔn)周期，從黑子的極小年份算起。42太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)變化的11年周期

43太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)變化的11年周期

43黑子磁極性變化有22年周期日面上的偶極黑子群中，前導(dǎo)黑子總是與后隨黑子的極性相反。在同一個(gè)活動(dòng)周中，南半球的前導(dǎo)和后隨黑子的極性情況是一樣的。南半球和北半球的情況相反。每一個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期中，黑子群的磁極性分布保持不變，但下一個(gè)周期的情況則截然相反。44黑子磁極性變化有22年周期44黑子的光譜不管黑子大小，大致相同；與光球光譜有很多類似之處，但由于其溫度較低又有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，又存在很多差異與不同。45黑子的光譜不管黑子大小，大致相同；45太陽(yáng)黑子與磁場(chǎng)46太陽(yáng)黑子與磁場(chǎng)462）日珥突出日面的物質(zhì)拋射，色球?qū)拥幕顒?dòng)現(xiàn)象，美麗壯觀。日珥比光球暗得多，也只有在日全食時(shí)或者使用色球望遠(yuǎn)鏡才能看到。日珥一般高約幾萬(wàn)公里，大大超過(guò)了色球?qū)拥暮穸?，進(jìn)入日冕層，來(lái)自色球/日冕的冷氣體云。爆發(fā)日珥以每秒700多公里的速度噴發(fā)到日冕中去。與黑子有密切聯(lián)系，運(yùn)動(dòng)與磁場(chǎng)有關(guān)。從形態(tài)上分：寧?kù)o日珥，活動(dòng)日珥和爆發(fā)日珥；實(shí)際分類很復(fù)雜。472）日珥突出日面的物質(zhì)拋射，色球?qū)拥幕顒?dòng)現(xiàn)象，美麗壯觀。4748483)光斑與譜斑色球上大塊增亮區(qū)域。比光球亮10%左右；兩者實(shí)質(zhì)一樣，光斑向上延伸就為譜斑；與黑子關(guān)系密切，有磁場(chǎng)。493)光斑與譜斑色球上大塊增亮區(qū)域。比光球亮10%左右；494）耀斑耀斑產(chǎn)生在色球和日冕的過(guò)渡區(qū)；電磁能與離子的快速釋放過(guò)程，是太陽(yáng)上最強(qiáng)烈活動(dòng)現(xiàn)象。來(lái)勢(shì)猛，能量大。在短短一、二十分鐘內(nèi)釋放出的能量相當(dāng)于地球上十萬(wàn)至百萬(wàn)次強(qiáng)火山爆發(fā)的能量和。從射電到射線都有輻射，也稱色球爆發(fā)。耀斑通常與黑子活動(dòng)有關(guān)。504）耀斑耀斑產(chǎn)生在色球和日冕的過(guò)渡區(qū)；505151三、太陽(yáng)和其他恒星的關(guān)系及和我們的關(guān)系恒星的代表，恒星實(shí)驗(yàn)室。日地關(guān)系：太陽(yáng)黑子；耀斑，太陽(yáng)質(zhì)子流；等等52三、太陽(yáng)和其他恒星的關(guān)系及和我們的關(guān)系恒星的代表，恒星實(shí)驗(yàn)室太陽(yáng)對(duì)地球的影響1，地球能源的提供者；2，耀斑對(duì)地球有巨大影響，耀斑產(chǎn)生強(qiáng)大的由高能粒子組成的太陽(yáng)風(fēng)，吹到地球附近，對(duì)地球產(chǎn)生影響：對(duì)地球上的電訊有強(qiáng)烈的干擾；對(duì)航天器和宇航員有致命的威脅；在地球大氣高層產(chǎn)生極光，引起地球磁暴。53太陽(yáng)對(duì)地球的影響1，地球能源的提供者；53太陽(yáng)風(fēng)太陽(yáng)釋放的快速帶電粒子流；太陽(yáng)風(fēng)源于日冕的高溫；質(zhì)量損失率~1012gs-1太陽(yáng)風(fēng)主要通過(guò)冕洞向外流失。54太陽(yáng)風(fēng)太陽(yáng)釋放的快速帶電粒子流；545555太陽(yáng)風(fēng)與極光56太陽(yáng)風(fēng)與極光56地球上看極光

在磁緯60°－70°的區(qū)域內(nèi)，圍繞地球南北磁極的兩個(gè)圓環(huán)狀地帶。地球的北磁極在加拿大大境內(nèi)。地球的磁南北極與地理南北極之間大約相距11°。高緯度地區(qū)出現(xiàn)極光現(xiàn)象較多。磁緯越低的地區(qū)，只是偶而能見(jiàn)到極光。57地球上看極光

57美麗的極光：來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子闖入地球高層大氣，和大氣中的分子或原子碰撞而產(chǎn)生的放電過(guò)程，是唯一能用肉眼看到的高層大氣中發(fā)生的物理現(xiàn)象；由于地球磁場(chǎng)的作用，太陽(yáng)高能粒子到達(dá)地球時(shí)就向地球磁極靠攏，因此在地球上高磁緯地區(qū)能看到極光。58美麗的極光：來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子闖入地球高層大氣，和大氣中的分59596060附：太陽(yáng)系起源與演化幾十種太陽(yáng)系起源的學(xué)說(shuō)可分為兩類:一類認(rèn)為太陽(yáng)系是由同一塊星云物質(zhì)凝聚而成的------星云說(shuō);另一類則認(rèn)為太陽(yáng)系是一次突然的災(zāi)變中產(chǎn)生的----災(zāi)變說(shuō)。

20世紀(jì)的研究，星云說(shuō)占上風(fēng)。1942年以后阿爾文發(fā)表了一系列的論文，并在1954年和1976年出版專著《太陽(yáng)系的起源》和《太陽(yáng)系的進(jìn)化》，成為影響較大、比較成熟的一種。61附：太陽(yáng)系起源與演化幾十種太陽(yáng)系起源的學(xué)說(shuō)可分為兩類:61

太陽(yáng)系形成的拉普拉斯星云說(shuō)

一團(tuán)熾熱的球形星云由于冷卻收縮和自轉(zhuǎn)離心力的作用分離出一個(gè)個(gè)氣體環(huán)。收縮使自轉(zhuǎn)加快，形狀變扁。引力和離心力相等時(shí)停止收縮，離心力超過(guò)引力時(shí)便分離出一個(gè)圓環(huán)，最后形成行星。62太陽(yáng)系形成的拉普拉斯星云說(shuō)62星云塌縮形成原初太陽(yáng)系63星云塌縮形成原初太陽(yáng)系63精品課件！64精品課件！64精品課件！65精品課件！65行星形成的濃縮理論66行星形成的濃縮理論66§3-1太陽(yáng)和太陽(yáng)大氣67§3-1太陽(yáng)和太陽(yáng)大氣11.太陽(yáng)的概況681.太陽(yáng)的概況2不同輻射波段的太陽(yáng)光學(xué)紫外X射線射電69不同輻射波段的太陽(yáng)光學(xué)紫外X射線射電3太陽(yáng)的基本數(shù)據(jù)質(zhì)量 1.99×1030kg=332,000M⊕半徑 6.96×105km=109R⊕角直徑 32.5′密度 150–1.4–10-7gcm-3轉(zhuǎn)動(dòng)周期 25.4[e]–34.4[p]days溫度 1.5×107–5800–107K光度 3.8×1033ergs-170太陽(yáng)的基本數(shù)據(jù)質(zhì)量 1.99×1030kg=332太陽(yáng)常數(shù)f：?jiǎn)挝粫r(shí)間垂直射入地球大氣外單位面積上的能量。f=1.36×106ergs-1cm-271太陽(yáng)常數(shù)f：5太陽(yáng)的化學(xué)組成72太陽(yáng)的化學(xué)組成6“太陽(yáng)元素”的發(fā)現(xiàn)1868年8月18日，法國(guó)天文學(xué)家詹遜觀測(cè)日全食時(shí)，發(fā)現(xiàn)日珥的一條橙黃色明線（D3），不能和已知的地球上任何元素的譜線相對(duì)應(yīng)。命名為氦，曾稱“太陽(yáng)元素”。

27年后，一位名叫雷姆塞的英國(guó)化學(xué)家終于在地球上也找到了氦。73“太陽(yáng)元素”的發(fā)現(xiàn)1868年8月18日，法國(guó)天文學(xué)家詹遜觀整體結(jié)構(gòu)核心區(qū) 輻射區(qū)對(duì)流區(qū)光球色球過(guò)渡區(qū)日冕74整體結(jié)構(gòu)核心區(qū) 8太陽(yáng)的大氣光球可見(jiàn)光輻射區(qū),厚度約100-500km半徑約700,000km溫度約6000K利用吸收線光譜確定了68種化學(xué)元素75太陽(yáng)的大氣光球9光球的臨邊昏暗現(xiàn)象可見(jiàn)光-----近紫外光：光球園面呈現(xiàn)中間比邊緣更明亮的臨邊昏暗現(xiàn)象；其它波段（如射電，X射線等）：臨邊增亮。原因？76光球的臨邊昏暗現(xiàn)象可見(jiàn)光-----近紫外光：光球園面呈現(xiàn)中間色球：位于光球上方，厚度約2,000-3000km，是稀薄和透明的氣態(tài)物質(zhì)，光度較低，產(chǎn)生發(fā)射線，可在日全食時(shí)觀測(cè)到。77色球：位于光球上方，厚度約2,000-3000km，是日冕：太陽(yáng)大氣的最外層，溫度106–107K，非常稀薄的電離氣體，范圍不定

常伴有日冕物質(zhì)拋射（CMEs）

78日冕：太陽(yáng)大氣的最外層，溫度106–107K，非常稀2.太陽(yáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與能源只能觀測(cè)到太陽(yáng)表面，但其通常取決于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)；建立了太陽(yáng)的分層模型792.太陽(yáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與能源只能觀測(cè)到太陽(yáng)表面，但其通常取決于太陽(yáng)的分層模型內(nèi)核：熱核反應(yīng)，產(chǎn)能區(qū)輻射層對(duì)流層光球：光亮的球?qū)樱瑴囟?000K色球：溫度比光球高,656.28納米紅光很強(qiáng)日冕：溫度百萬(wàn)度，射電輻射來(lái)自日冕80太陽(yáng)的分層模型內(nèi)核：熱核反應(yīng)，產(chǎn)能區(qū)14太陽(yáng)結(jié)構(gòu)模型81太陽(yáng)結(jié)構(gòu)模型15太陽(yáng)的能源太陽(yáng)的能源：L⊙≈3.8×1033ergs-1,τ⊙≈5×109yr熱核聚變反應(yīng)：核子1+核子2核子3+能量質(zhì)量虧損 核子1+核子2質(zhì)量>核子3質(zhì)量熱核聚變反應(yīng)要求粒子處于高溫高密狀態(tài)82太陽(yáng)的能源太陽(yáng)的能源：16當(dāng)恒星內(nèi)部形成Fe后，由于Fe的聚變反應(yīng)吸熱而不是放熱，恒星內(nèi)部的熱核反應(yīng)由此停止83當(dāng)恒星內(nèi)部形成Fe后，由于Fe的聚變反應(yīng)吸熱而不是放熱，恒星一般認(rèn)為：太陽(yáng)內(nèi)部能源的約98%產(chǎn)生于質(zhì)子----質(zhì)子循環(huán)，約2%來(lái)自碳---氮---氧循環(huán)。研究表明太陽(yáng)在約50億年前到達(dá)主序，現(xiàn)任處于主序階段。84一般認(rèn)為：太陽(yáng)內(nèi)部能源的約98%產(chǎn)生于質(zhì)子----質(zhì)子循環(huán)，太陽(yáng)中微子問(wèn)題中微子是一種不帶電、質(zhì)量極小的亞原子粒子，它幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生相互作用；太陽(yáng)內(nèi)部H核聚變釋放能量的5%被中微子攜帶向外傳輸，每秒大約有1015個(gè)中微子穿過(guò)我們的身體；目前接收到的太陽(yáng)的輻射（光子）實(shí)際上產(chǎn)生于~105-107年前的太陽(yáng)內(nèi)部，而中微子則是在當(dāng)時(shí)產(chǎn)生的；太陽(yáng)核心區(qū)的研究可直接由中微子探測(cè)得到。85太陽(yáng)中微子問(wèn)題中微子是一種不帶電、質(zhì)量極小的亞原子粒子，它幾太陽(yáng)中微子的探測(cè)原理:中微子與C2Cl4相互作用,釋放光子.86太陽(yáng)中微子的探測(cè)原理:中微子與C2Cl4相互作用,釋放光子太陽(yáng)中微子失蹤案實(shí)際測(cè)量到的太陽(yáng)中微子數(shù)目只有理論計(jì)算值的約1/3可能的原因：太陽(yáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與成分與太陽(yáng)標(biāo)準(zhǔn)模型差異中微子物理——中微子振蕩

挑戰(zhàn)宇宙間的短缺質(zhì)量。87太陽(yáng)中微子失蹤案實(shí)際測(cè)量到的太陽(yáng)中微子數(shù)目只有理論計(jì)算值的約3.太陽(yáng)的對(duì)流層和磁場(chǎng)近年來(lái)對(duì)太陽(yáng)的對(duì)流層研究的越來(lái)越多；對(duì)流層內(nèi)從內(nèi)到外溫度，壓力，及密度變化很大，物質(zhì)的上下徑向?qū)α鬟\(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈，而且不均勻，內(nèi)部的巨大能量由此大部分通過(guò)機(jī)械的對(duì)流傳輸送到光球底層并輻射出去。由于太陽(yáng)存在較差自轉(zhuǎn)，使對(duì)流層內(nèi)存在大尺度的環(huán)流。不能直接觀測(cè)到，但與太陽(yáng)外層大氣的一些活動(dòng)現(xiàn)象有關(guān)。883.太陽(yáng)的對(duì)流層和磁場(chǎng)近年來(lái)對(duì)太陽(yáng)的對(duì)流層研究的越來(lái)越多；太陽(yáng)內(nèi)部的輻射與對(duì)流區(qū)89太陽(yáng)內(nèi)部的輻射與對(duì)流區(qū)23太陽(yáng)的磁場(chǎng)太陽(yáng)磁場(chǎng)的形成——發(fā)電機(jī)理論太陽(yáng)各層大氣里的磁場(chǎng)很不相同,日面各部分磁場(chǎng)相差很大,幾高斯～幾千高斯;太陽(yáng)黑子磁場(chǎng)是最強(qiáng)的磁場(chǎng)太陽(yáng)活動(dòng)大都與磁場(chǎng)有關(guān)磁場(chǎng)是活動(dòng)區(qū)最本質(zhì)的特征90太陽(yáng)的磁場(chǎng)太陽(yáng)磁場(chǎng)的形成——發(fā)電機(jī)理論24§3-2太陽(yáng)的活動(dòng)和日地關(guān)系一、寧?kù)o太陽(yáng)活動(dòng)光球現(xiàn)象：米粒組織超米粒91§3-2太陽(yáng)的活動(dòng)和日地關(guān)系一、寧?kù)o太陽(yáng)活動(dòng)25米粒組織：光球上的明亮斑點(diǎn)平均直徑約1000km壽命約5-10分鐘米粒比光球溫度高300-400K由光球下面的氣體對(duì)流造成92米粒組織：26日震學(xué)(Helioseismology)太陽(yáng)的內(nèi)部擾動(dòng)產(chǎn)生壓力波（聲波）在太陽(yáng)表面，聲波表現(xiàn)為表面物質(zhì)的上下振蕩（幅度幾千米，周期5-10分鐘，觀測(cè)米粒組織時(shí)發(fā)現(xiàn)）太陽(yáng)振蕩造成譜線位移利用太陽(yáng)表面的振蕩可以研究太陽(yáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)93日震學(xué)(Helioseismology)太陽(yáng)的內(nèi)部擾動(dòng)產(chǎn)生超米粒1954年測(cè)得；寧?kù)o太陽(yáng)表面上，數(shù)目約保持在2500個(gè)左右；直徑2萬(wàn)----6萬(wàn)公里壽命一般20----40小時(shí)，平均24小時(shí)。94超米粒1954年測(cè)得；28本質(zhì)差別：米粒:深度約400千米的光球?qū)觾?nèi)；反映亮度差別，溫度分布不均勻；無(wú)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。超米粒：光球之下7000----10000千米的對(duì)流層；光球速度場(chǎng)不均勻的表現(xiàn)；邊緣比太陽(yáng)普通磁場(chǎng)強(qiáng)百倍。95本質(zhì)差別：米粒:超米粒：29色球現(xiàn)象單色光觀測(cè)色球：針狀物：細(xì)小“火舌”色球網(wǎng)絡(luò)沖浪：物質(zhì)拋射96色球現(xiàn)象單色光觀測(cè)色球：30日冕現(xiàn)象冕洞：暗區(qū)凝聚區(qū)：亮區(qū)冕流：黑子多時(shí)短，黑子少時(shí)長(zhǎng)極羽：在太陽(yáng)兩極，象羽毛；太陽(yáng)活動(dòng)極小時(shí)更明顯97日冕現(xiàn)象31二、太陽(yáng)活動(dòng)黑子；譜斑；日珥，日冕活動(dòng)，耀斑等；98二、太陽(yáng)活動(dòng)321）太陽(yáng)黑子光球上不規(guī)則的黑色區(qū)域，大小約10,000千米，溫度約4000–4500K通常成群出現(xiàn)

991）太陽(yáng)黑子光球上不規(guī)則的黑色區(qū)域，大小約10,000千米，黑子的結(jié)構(gòu)與形態(tài)：本影和半影組成；高分辨率觀測(cè)表明，有精細(xì)結(jié)構(gòu)。黑子在日面上的分布存在明顯規(guī)律：a.緯度分布的不均勻性b.東西的不對(duì)稱性100黑子的結(jié)構(gòu)與形態(tài)：本影和半影組成；高分辨率觀測(cè)表明，有精細(xì)結(jié)a.緯度分布的不均勻性

19世紀(jì)，研究表明，幾乎所有的黑子都分布在±8度---±45度的緯度范圍內(nèi)。101a.緯度分布的不均勻性

19世紀(jì)，研究表明，幾乎所有的黑子黑子出現(xiàn)蝴蝶圖：每個(gè)活動(dòng)周開(kāi)始黑子出現(xiàn)在高緯區(qū)，然后逐漸走向低緯區(qū)

102黑子出現(xiàn)蝴蝶圖：每個(gè)活動(dòng)周開(kāi)始黑子出現(xiàn)在高緯區(qū)，然后逐漸走向黑子“蝴蝶”圖在11年活動(dòng)周期中，黑子分布呈現(xiàn)蝴蝶狀從高緯到低緯的變化。每只蝴蝶對(duì)應(yīng)一個(gè)活動(dòng)周。103黑子“蝴蝶”圖在11年活動(dòng)周期中，b.東西的不對(duì)稱性

1907年英國(guó)天文學(xué)家蒙德發(fā)現(xiàn)：黑子在日面東西邊緣的數(shù)目不一樣：

日面東半邊的黑子總比西半邊的更多，同時(shí)從日面東邊緣轉(zhuǎn)出的黑子也比在西邊緣消失的多。一般解釋：僅為視覺(jué)或光學(xué)現(xiàn)象。104b.東西的不對(duì)稱性

1907年英國(guó)天文學(xué)家蒙德發(fā)現(xiàn)：黑子在日黑子群（及其分類）多數(shù)成群；一般每個(gè)黑子群中有兩個(gè)主要黑子：前導(dǎo)黑子和后隨黑子，兩者磁極性通常相反。黑子有許多不同分類法：蘇黎世分類法；磁分類法；等等。105黑子群（及其分類）多數(shù)成群；一般每個(gè)黑子群中有兩個(gè)主要黑子：黑子相對(duì)數(shù)：太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)弱的標(biāo)志。長(zhǎng)期計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法。1849年蘇黎世天文臺(tái)沃爾夫提出：R=K(10g+f)g是日面上黑子群數(shù),f為單個(gè)黑子數(shù)，k是與觀測(cè)條件和觀測(cè)者有關(guān)的量（沃爾夫定自己的K=1）。黑子總面積A：把所有黑子歸算到日面中心后相加。106黑子相對(duì)數(shù)：太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)弱的標(biāo)志。長(zhǎng)期計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法。40太陽(yáng)黑子的變化黑子的持續(xù)時(shí)間為幾小時(shí)到幾個(gè)月利用黑子在日面的運(yùn)動(dòng)可以確定太陽(yáng)的較差轉(zhuǎn)動(dòng)107太陽(yáng)黑子的變化黑子的持續(xù)時(shí)間為幾小時(shí)到幾個(gè)月41太陽(yáng)黑子的周期準(zhǔn)周期，從黑子的極小年份算起。108太陽(yáng)黑子的周期準(zhǔn)周期，從黑子的極小年份算起。42太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)變化的11年周期

109太陽(yáng)黑子相對(duì)數(shù)變化的11年周期

43黑子磁極性變化有22年周期日面上的偶極黑子群中，前導(dǎo)黑子總是與后隨黑子的極性相反。在同一個(gè)活動(dòng)周中，南半球的前導(dǎo)和后隨黑子的極性情況是一樣的。南半球和北半球的情況相反。每一個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期中，黑子群的磁極性分布保持不變，但下一個(gè)周期的情況則截然相反。110黑子磁極性變化有22年周期44黑子的光譜不管黑子大小，大致相同；與光球光譜有很多類似之處，但由于其溫度較低又有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，又存在很多差異與不同。111黑子的光譜不管黑子大小，大致相同；45太陽(yáng)黑子與磁場(chǎng)112太陽(yáng)黑子與磁場(chǎng)462）日珥突出日面的物質(zhì)拋射，色球?qū)拥幕顒?dòng)現(xiàn)象，美麗壯觀。日珥比光球暗得多，也只有在日全食時(shí)或者使用色球望遠(yuǎn)鏡才能看到。日珥一般高約幾萬(wàn)公里，大大超過(guò)了色球?qū)拥暮穸?，進(jìn)入日冕層，來(lái)自色球/日冕的冷氣體云。爆發(fā)日珥以每秒700多公里的速度噴發(fā)到日冕中去。與黑子有密切聯(lián)系，運(yùn)動(dòng)與磁場(chǎng)有關(guān)。從形態(tài)上分：寧?kù)o日珥，活動(dòng)日珥和爆發(fā)日珥；實(shí)際分類很復(fù)雜。1132）日珥突出日面的物質(zhì)拋射，色球?qū)拥幕顒?dòng)現(xiàn)象，美麗壯觀。47114483)光斑與譜斑色球上大塊增亮區(qū)域。比光球亮10%左右；兩者實(shí)質(zhì)一樣，光斑向上延伸就為譜斑；與黑子關(guān)系密切，有磁場(chǎng)。1153)光斑與譜斑色球上大塊增亮區(qū)域。比光球亮10%左右；494）耀斑耀斑產(chǎn)生在色球和日冕的過(guò)渡區(qū)；電磁能與離子的快速釋放過(guò)程，是太陽(yáng)上最強(qiáng)烈活動(dòng)現(xiàn)象。來(lái)勢(shì)猛，能量大。在短短一、二十分鐘內(nèi)釋放出的能量相當(dāng)于地球上十萬(wàn)至百萬(wàn)次強(qiáng)火