日頭赤炎炎--太陽

一.太陽:
    太陽是地球上所有生命之母,也是地球一切現象的源頭,太陽提供地球源源不絕的能量來源,讓地球能有各式各樣的風、雨與生命變化。
  在原始的人類社會裡,就已有崇拜太陽的活動,但敬畏大於對太陽的探索,直至今日,我們仍不甚瞭解已照耀地球50億年的這顆太陽。

二.太陽的組成:
  太陽是一顆典型的恆星,主要由氫與氦組成,這也是太陽的能量來源:來自核心的氫核融合。目前處於恆星演化的中年期,以太陽的質量來算,太陽大約有110億年的壽命,到壽命終點還有大約60億年。
  太陽的內部構造從中心起分別是:核心->輻射層->對流層->光球層->色球層->日冕。核心的溫度高達攝氏1600,0000度,壓力有二千億倍地球的大氣壓,是核融合反應的地方。核心的外面是輻射層,輻射層是以輻射的方式把從核心產生的能量向外傳遞,要經歷二千萬年才能傳到外表形成光線而讓我們看到。對流層位於輻射層之外,對流層顧名思義就是利用對流的方式,將內部的能量傳遞到外部來。
  我們用光學儀器來觀測太陽,能看到的是光球層,太陽的一些現象,如太陽黑子或是閃焰,也都是發生在光球層上,而光球層的溫度是5750oK,這也是我們所說的太陽表面溫度。色球層位於光球層外,延伸大約有一萬公里厚,溫度大約是15000oK。色球層是透明的,平時並無法觀察,只能在日全食時或使用特殊器材才能觀察它。最外層是日冕,日冕是一層稀薄的大氣,厚度可達數百萬公里,而且溫度可高達二百萬度。平時日冕無法觀察,只能在日全食時使用特殊器材才能觀察它,不過日冕在X光波段非常的明亮。目前科學家們對日冕的特性還不瞭解。光球層、色球層和日冕統稱為太陽的大氣層。

三、太陽的現象:
1.太陽黑子:
   
太陽黑子是太陽表面第一個被觀察到的現象,而且早在西元前八百年的中國就有紀錄了。太陽黑子是太陽表面溫度比較低的區域,大約比表面平均溫度低上1500度左右,而且伴隨著明顯的磁場與磁極。太陽黑子的壽命有長有短,可以從數小時到數個月不等,一個黑子可分成本影與半影,通常在大型的黑子上才有半影,依黑子的形狀與規模可分成A到J等九類的黑子(沒有I)。在長時間的觀察後發現,太陽黑子有一個11年的周期,以11年的時間,太陽黑子可從極大(小)到下一次極大(小),這稱為太陽黑子周期。
2.閃焰:
   
當太陽表面的磁場糾結在一起,並重新連接時就產生了閃焰,它會造成太陽大氣層中的氣體以非常高的速度與溫度被噴射出去。閃焰通常發生在黑子的附近,壽命很短,通常只有數分鐘,大型的閃焰也只能維持數小時而已。閃焰所噴發的能量非常驚人,一個巨大的閃焰所釋放出來的能量,可供地球使用長達十萬年。也就因為閃焰所釋放的能量驚人,所以對地球有許多不利的影響,例如人造衛星上的設備、無線通訊或電力、甚至太空人的生命安全等等,會直接影響到人類的生活。
3.日珥:
   
是一種熾熱的紅色噴射氣體雲,最主要的成份是氫,出現在太陽的邊緣,需要在日全食時或使用單色光裝置才能看見。
4.日冕:
   
日冕是太陽外部的大氣層,平日並不可見,但在日全食時,由於太陽本體的亮面被月球遮住,因而可看到如絲絨般的日冕。日冕的形狀與太陽黑子的數量有密切的關係,在太陽黑子極大期時,日冕是均勻分佈在太陽四周,呈現圓形的樣子;但在太陽黑子極小期時,但集中在太陽的赤道面上,這個原因到目前仍無解答。

直徑:139,2000km

質量:1.989x1030kg

體積:1.412x1018km3

密度:1.408g/cm3

赤道重力:274.0m/s2

逃逸速度:617.5km

距地:1,4959,7870km(1AU)

視直徑:32分

亮度:3.86X1026瓦(-26.74等)

表面溫度:5750oK

中心溫度:1600,0000oK

自轉周期:25.05日

四、太陽的各種參數(與地球相比):

直徑:109.12倍

質量:332946倍

體積:1.3038x106倍

表面積:11934倍

平均密度:1/3.916倍

赤道重力:28.01倍

五、太陽的未來:
  太陽已經平穩地演化了50億年,預估還可平穩地進行60億年後,太陽的演化時間表如下:
1.主序列期110億年。現在位於50億年的位置,在11億年之後,光度將比現在多出10%,35億年後光度會變成現在的1.4倍,60億年後則為現在的2.2倍。也就是說,11億年之後,地球上的海水將被蒸發,形成有如金星般的溫室效應。
2.7億年內溫度下降,朝紅巨星階段演化。
3.6 億年內爬升至紅巨星階段。演化成紅巨星時,光度會增加至目前的2300倍,體積則膨脹成現在的150倍,吹散出27%的質量。
4.1億內位於水平階段。朝漸近巨星分支演化,並至少經歷四次熱脈衝。
5.二千萬年內位於初期漸近巨星分支。
6.40萬年內位於以熱脈衝方式演進的漸近巨星分支。第一次熱脈衝後,太陽會膨脹到目前體積的213倍,但是質量只有目前的60%,地球會被向外推1.7倍遠。第四次脈衝後,太陽會達到最高亮度,是目前的5300倍。
7.10萬年內演化成一個行星狀星雲和白矮星系統。

六、太陽在天空的位置:
  太陽雖然有公轉現象,不過這個現象是很不明顯的,如果地球沒有公轉,那太陽相對於背景星空的位置,在短時間內是不變的。但地球以365.2422天的時間繞著太陽公轉,所以在這個期間內,從地球看太陽的位置會有周期性的變化。這個變化有二種,一種是因地球公轉而造成太陽相對於背景星空有位置變化,這個變化就是黃道十二宮的由來;另一種是因為地球自轉軸有23.5度的傾斜,所以在一個地球公轉周期內,太陽會在地球赤道的南北各23.5度的範圍內移動,這造成四季的變化。

七、觀測太陽:
  事實上,觀測太陽是一件很危險的事情。如前所述,太陽的亮度高達-26等、表面溫度達5750oK,每秒鐘傳達到地球的熱量非常驚人,所以我們已無法用肉眼直視太陽,更遑論用望遠鏡來”多收集一點光了”!
  解決太陽太亮太熱而無法觀測的最安全的方法是投影法。這是利用太陽擁有極高亮度的特性來觀測太陽的方法。將望遠鏡對準太陽後,在目鏡的後方適當位置處放置一個白色的板子,太陽的影像就會投影在白板上,因為是投影的像,所以不會有太亮太熱的危險,而且可以讓多數的人一起觀察,是一個很理想的觀測法。
  如果必須要直視太陽或是做太陽的攝影,那第一件也是最重要的事就是減光,而且要極嚴格的減光,不然會對肉眼或攝影器材造成無法彌補的傷害!減光的第一個步驟是縮小望遠鏡的口徑。口徑愈小,收集到的光線與熱量就愈少,所以會比較安全。第二個步驟是使用專業的中性灰色濾鏡(或是一種鍍鋁的濾鏡),這種濾鏡可以限制光線穿透的量,因此可以安全的用肉眼觀察或是做攝影。減光的濾鏡必須要非常濃,總濃度要在一萬倍左右,也就是只讓萬分之一的光線通過。