宇宙探索之太阳的起源（探索宇宙中太阳的诞生和消亡）

宇宙探索之太阳的起源（探索宇宙中太阳的诞生和消亡）太阳之姿辐射区外面一层称为对流区。能量在对流区的传递要比辐射区快得多。这一层中的大量气体以对流的方式向外输送能量，有点像烧开水，被加热的部分向上升，冷却了的部分向下降。对流产生的气泡一样的结构就是我们在太阳大气的光球层中看到的 米粒组织 。按照太阳的结构来分，我们大致可以将它分为内外两部分，每个部分又有三层。内部是太阳的核心区域，有三层结构，从中心到边缘分别是核反应区(日核)、辐射区、对流区;外部是太阳的大气层，也有三层结构，从里到外分别是光球、色球和日冕。日核是太阳的中心部分，它的半径大约为0.25个太阳半径，日核虽然不算大，但太阳的大部分质量都集中在这里，约为整个太阳质量的一半以上，而且太阳的光和热也都是从这里产生的。理论研究表明，这些光和热是在氢原子核聚变为氦的过程中释放出来的，达到1500万 ，因此，日核也叫做 核反应区 。太阳的主要成分是氢，为氢核聚变反应提供了足够的燃料。日核外

太阳的诞生

1755年，德国哲学家康德(ImmanuelKant)首先提出了太阳系起源的星云假说。在大约50亿年前，星空中存在着无数气体和尘埃，其中有一种就是原始太阳星云 ，温度只有-260 ～-160 之间，黯淡无光，正开始发生 重力溃缩 。这些星际尘云可能是受到附近超新星爆炸的震波压缩，或者因为银河间的磁力或尘云之间的碰撞等，总之， 原始太阳星云 的密度开始增加，增加到可以靠本身的重力维持收缩，即发生 重力溃缩 (collapse)。它们的体积越缩越小，核心的温度也越来越高，密度越来越大。当体积缩小到大约百万倍之后，成为一颗原始恒星，或称为胎星，它的核心温度也升高到约1000万度，此时爆发氢融合反应，类似氢弹爆炸， 太阳 就在爆炸中诞生了。它的体积是地球的130多万倍与地球平均距离14960万千米，直径139万千米，从地球到太阳上去，坐飞机也要坐20多年。

在爆炸中刚刚诞生的 太阳 像小婴儿一样，生长并不稳定，体积涨缩不定。先前的 重力溃缩 继续向球心施加压力，为了保持平衡，球心内部的氢融合反应后释放出强大的热膨胀压力抵御 重力溃缩 。如果外部的重力大，太阳就会收缩，温度随之上升。一旦温度过高，又会使球心的热膨胀力增大，太阳又会膨胀。两种力量相互较量，最后达到平衡状态，太阳就进入稳定期，表面温度约为6000 ，发出的电磁波中以黄色最强，所以我们看到的太阳是一颗黄色的恒星。

科学家预测，太阳的生命力在100亿年之久，除了诞生之初和行将灭亡的不稳定期之外，大约有90亿年的时间，太阳都是稳定地释放出光和热，滋养我们的地球。科学家将这绝大部分的稳定期间，称为 主序星时期 。在 主序星时期 ，太阳的结构很完善，能量由核心向外层传递。

按照太阳的结构来分，我们大致可以将它分为内外两部分，每个部分又有三层。内部是太阳的核心区域，有三层结构，从中心到边缘分别是核反应区(日核)、辐射区、对流区;外部是太阳的大气层，也有三层结构，从里到外分别是光球、色球和日冕。

日核是太阳的中心部分，它的半径大约为0.25个太阳半径，日核虽然不算大，但太阳的大部分质量都集中在这里，约为整个太阳质量的一半以上，而且太阳的光和热也都是从这里产生的。理论研究表明，这些光和热是在氢原子核聚变为氦的过程中释放出来的，达到1500万 ，因此，日核也叫做 核反应区 。太阳的主要成分是氢，为氢核聚变反应提供了足够的燃料。

日核外面的一层称为辐射区，日核产生的能量通过这一区域，以辐射的形式向外传出。它的范围从0.25个太阳半径到0.86个太阳半径处。从体积来说，辐射层占整个太阳体积的绝大部分。

辐射区外面一层称为对流区。能量在对流区的传递要比辐射区快得多。这一层中的大量气体以对流的方式向外输送能量，有点像烧开水，被加热的部分向上升，冷却了的部分向下降。对流产生的气泡一样的结构就是我们在太阳大气的光球层中看到的 米粒组织 。

太阳之姿

太阳的外部和地球的外部一样，分布了一层大气层，称为太阳大气，从里到外分别是光球、色球和日冕。平常我们看到太阳散发出光芒的部分，呈现一个明亮的圆盘状，那就是太阳大气最里面一层-- 光球 。

光球层在太阳对流区之上，厚约500千米，它的中心区域比边缘要亮，天文学上把这种现象叫做临边昏暗现象。光球发出的可见光最强，地球获得的太阳光和热的能量基本上是由光球发出。

光球层上有一层米粒组织，这是太阳的对流区输送的能量在光球形成的气泡状结构，形似米粒，因而称为 米粒组织 。它们的直径从300～1000千米不等，还有一些超大的米粒组织叫超米粒组织，它们的直径约为3万千米。每颗米粒出现的时间都很短，平均约为七八分钟，长的可达15分钟。常常可以看见一种寿命约为10分钟的特别亮的爆发米粒，以1.5～2.0千米/秒的速度膨胀成环状，然后破裂。

光球上还有另一种更出名的结构，那就是太阳黑子。17世纪，伽利略用望远镜观察到太阳表面的 黑子 。通过连续的对比观察，他发现黑子在太阳表面移动，进而发现太阳本身和地球一样也在自转，但是伽利略并没有弄清楚这些黑子是什么东西。

太阳黑子并非是黑的，实际上是一些漩涡状的气流，像是一个浅盘，中间下凹。它们是光球上温度比较低的区域，约为4500 ，比起光球的6000 左右，低了近2000 ，所以看起来是黑色的。当太阳上有大群黑子出现的时候，地球上的指南针会乱抖动，不能正确地指示方向;平时很善于识别方向的信鸽会迷路;无线电通讯也会受到严重阻碍，甚至会突然中断一段时间，这些反常现象将会对飞机、轮船和人造卫星的安全航行、还有电视传真等方面造成很大的威胁。

太阳外部结构的第二层是色球。色球亮度比光球暗1000倍，平时我们一般看不到，只有在日全食发生的时候，才能看到色球。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间，人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩，那就是色球。

太阳色球是充满磁场的等离子体层，厚约2500千米，其温度从里向外增加，与光球顶衔接的部分约4500 ，到外层达几万度。在日常生活中，离热源越远处温度越低，而太阳大气的情况却截然相反，人们对这种反常增温现象感到疑惑不解，至今也没有找到确切的原因。

太阳外部结构第三层，也就是最外面一层叫做日冕。在欣赏日全食的时候，能够看到日冕在太阳四周形成了一层珍珠色的光晕，美丽异常。它在太阳的最外层，非常稀薄，随着太阳本身磁场的变化而呈现不同的外观。

平时要观测日冕，需要用特别的日冕仪。1931年，法国天文学家博纳德弗第南德·李奥特发明了日冕仪，这一发明使人们在阳光普照时也能够对日冕产生的光线进行观测。日冕的范围很大，用日冕仪只可以观测到接近太阳表面的那部分日冕，一般叫做内冕。它的边界离太阳表面约有3个太阳半径那么远，或者说日冕约为200万千米。

日冕的物质非常稀薄。内冕密度稍微大一些，但它的密度也低于地球大气的十亿分之一，几乎接近真空。日冕的温度非常高，可达200万度。从太阳大气层最里面的光球，再到色球，最后到达日冕，温度从内到外逐渐升高，这种反常的现象一直困扰科学家，这也是太阳物理学上最大的难题之一。

太阳的消亡

太阳并不是永恒的，它只是浩瀚星空内恒星家族中很普通的一员，甚至属于个头相对较小的那一族。它也并不在 宇宙的中心 ，在我们的银河系里，太阳位于银道面之北的猎户座旋臂上，距银心约2.3光年。就是说它在银河的边缘地带，以250千米/秒的速度绕银心转动。

科学家们已经发现了 死掉的恒星 ，那些白矮星、中子星，甚至黑洞，都可能是太阳的最后归宿，听起来是否有点不寒而栗呢?生与死是自然规律，那些拥有百亿年生命的恒星也不例外，太阳也有其可能的演变过程。

太阳形成以后，它的一生如人类的一生一样，将会经历四个时期：诞生期(新生与婴儿期)、主序带恒星的演化(青年与壮年期)、后主序带恒星的演化(老年期)、恒星的归宿(死亡)。太阳从诞生到现在经历了50亿年时间，还将有一个很长的 主序星时期 ，对人类来说，太阳将不急不慢地燃烧内部的氢，为人类提供光和热。

到太阳的晚年，将耗尽核心区域的氢，剩下温度较低的氦。太阳为了保持稳定，要用氢融合反应产生力量来抵御外部的 重力溃缩 ，没有氢后，氦融合反应无法产生足够的力量抵御 重力溃缩 ，所以太阳将会开始向核心方向收缩。相反的是，太阳的外壳将会在收缩产生的热和外层还未燃尽的氢融合反应的热双重夹攻之下，开始膨胀，使得核心和外壳开始慢慢分离，外壳的半径增大到吞没水星的范围。

此后，太阳核心将会继续收缩，外壳将会继续增大，光和热散发得更快。这时，太阳会开始慢慢降温，可能降低到3000 左右，在发出的电磁辐射中，红光将取代黄光，成为一个巨大的红球，太阳将变成一颗恒星晚年样子的 红巨星 。

变成 红巨星 的太阳，内部核心还在 重力溃缩 下一边继续收缩，一边发出热，使得太阳核心温度升高。到达10000 时，开始发生氦融合反应，氦通过核反应后，将会进入碳融合反应期。太阳会释放更多的光和热，外壳体积将膨胀到吞没地球的范围，太阳将变成一个庞大的 红色超巨星 。

当太阳成为一颗红巨星时，外表直径增加到现在的100多倍。从地球上看，白天太阳几乎占满了天空，这情形是很吓人的。虽然太阳表面温度低了一些，但因太阳面积增大几万倍，离地球又近，太阳照到地球上的能量过多使地面太热了。地面的水变成蒸汽，海洋成为沙漠，我们不可能在此生存了。估计50亿年后，太阳会变成可怕的 红巨星 ，这就是人类世界的末日。

太阳成为 红巨星 以后，还会继续释放光和热。太阳的体积在恒星家族中属于比较矮小的那一类，所以它的最终宿命，不太可能发生重质量恒星一般会发生的 超新星爆炸 那样悲壮的结局。更多的是会慢慢燃烧殆尽，成为一颗黯淡无光的 白矮星 。科学家也预测，白矮星还会继续释放热量，最后成为一个完全没有一点生命力的 黑矮星 ，不过迄今还没有找到一颗 黑矮星 。

2001年，美国太空总署的哈勃太空望远镜拍摄到一颗接近死亡的、很像太阳的星球的照片。这颗星球被命名为Menzel3，因其形状像蚂蚁，又被称为 蚂蚁星云 (AntNebula)。在这个星云中，有一个星球死亡的图像，喷射出来的气体有一个很规则、对称的途径，这又和目前猜测的混乱状态不一样。

总之，人类对太阳的 死亡 注入浓厚的兴趣，也一直在寻找答案。50亿年之后，太阳系会成为没有太阳的太阳系吗?地球接受不到太阳的光和热，还有生物存在吗?人类会变成什么样呢?这些问题拷问着我们的思想和灵魂，对灭绝的担忧和恐惧，正是促使我们不断探索星空和宇宙的动力，无论如何，我们现在的生活还将继续下去。