摘要：太阳每天都在温暖我们的星球，提供我们看到的光，是地球上生命所必需的。它还会导致细胞死亡，使我们失明。它的球体可以容纳130万个地球。它每秒产生的能量相当于一兆吨的炸弹。

太阳温暖着我们的星球，为我们提供光线，对地球上的所有生命都至关重要。

你最后一次仰望太阳，惊叹它那神秘的、赋予生命的力量是什么时候？

太阳每天都在温暖我们的星球，提供我们看到的光，是地球上生命所必需的。它还会导致细胞死亡，使我们失明。它的球体可以容纳130万个地球。它每秒产生的能量相当于一兆吨的炸弹。

尽管它的辉煌和力量，我们的太阳只是一个普通恒星的普遍标准。正是太阳离地球这么近，才使它对地球如此特别。

那么，太阳离我们有多近呢？容纳130万个地球需要多大的空间呢？既然说到这里：

·太阳是如何释放能量的？

·太阳是否启动了地球上的生命（以及我们太阳系的其他部分）？

·太阳自转吗？

·为什么太阳会发出太阳耀斑？

·会燃尽吗？(如果是，什么时候？当太阳死亡时，地球和地球上的居民会发生什么？)

让我们来看看离我们最近的恒星的部分，看看它是如何产生光和热的，并探索它的主要特征。

给地球带来生命？

2023年发表在《生命》杂志上的一项研究表明，生命的基石可能起源于太阳高能粒子与地球早期大气之间的相互作用。通过一系列实验，研究人员能够证明太阳粒子如何与二氧化碳、分子氮和甲烷等气体发生碰撞，从而产生氨基酸和羧酸——蛋白质和有机生命的基本成分。

为了更好地理解生命是如何开始的，科学家们经常关注生命所需的氨基酸是如何形成的。查尔斯·达尔文在19世纪提出的一个观点认为，生命可能起源于一个由化学物质组成的“温暖的小池塘”，这些化学物质从闪电中获得能量。

1953年，斯坦利·米勒在实验室里重现了这个想法，他将甲烷、氨、水和氢分子的混合物暴露在模拟闪电下，产生了氨基酸。随后的研究挑战了米勒的方法，揭示了地球早期大气成分的差异。

但是闪电是主要的能源吗？也许不是。

在2023年的研究中，主要作者弗拉基米尔·埃拉佩提安使用了美国宇航局开普勒任务的数据，表明年轻太阳的强大太阳爆发（称为超级耀斑）可能在与地球大气碰撞时引发化学反应。

形成理论

根据太阳星云理论，太阳大约在45亿年前由太空中的大量气体和尘埃云形成。想象一下，太空中有一片巨大的云，由于外力的作用而收缩和旋转。这个云变成了一个扁平的旋转圆盘，称为太阳星云。在这个圆盘的中间，一颗小恒星形成并聚集。

圆盘上的小颗粒粘在一起，形成更大的碎片，就像积木一样，这些碎片会变成小行星。当这颗新生恒星变得非常热的时候，它开始通过将氢转化为氦而发光，这时它就变成了太阳。小行星绕轨道运行，它们从圆盘上收集更多的碎片，成长为我们所知道的行星。

随着时间的推移，行星被加热，内部发生变化。太阳的能量产生了一阵微风，吹走了残留的气体，向我们展示了行星、卫星、小行星和彗星。

太阳也是一颗恒星

太阳是一颗星星，就像我们在夜空中看到的其他星星一样。不同之处在于距离：我们看到的其他恒星都有光年远，而我们的太阳只有大约8光分钟的距离——比我们近几千倍。

根据太阳的温度和它发出的光的波长或光谱，官方将其归类为G2型恒星。宇宙中有很多恒星，而地球的太阳只是围绕银河系中心运行的数十亿颗恒星中的一颗，它们都是由相同的物质和成分组成的。

太阳的部分

太阳由气体组成。它没有固体表面。然而，它仍然有一个明确的结构。太阳有三个主要结构区域。它们包括:

·核心：太阳的中心，占太阳半径的25%。

·辐射区：紧围绕堆芯的部分，占堆芯半径的45%。

·对流区：太阳的最外层环，占太阳半径的30%。

太阳表面之上是它的大气层，它由三部分组成。

·光球层：太阳大气层的最深处，也是我们唯一能看到的部分。

·色球层：介于光球层和日冕之间的区域，比光球层热。

·日冕：极热的最外层，从色球层向外延伸数百万英里。

太阳的所有主要特征都可以用产生能量的核反应、由气体运动产生的太阳磁场以及它巨大的引力来解释。（由于它的大小，太阳有足够的引力来吸引所有的行星在它们围绕太阳的轨道上运行。）

太阳的内部：核心

太阳的核心从中心开始向外延伸，覆盖了恒星半径的25%。它的温度超过1500万开尔文。在核心，重力将所有质量向内拉，并产生巨大的压力。

压力高到足以迫使氢原子在核聚变反应中聚集在一起——这是我们试图在地球上模拟的。两个氢原子通过几个步骤结合产生氦-4和能量：

·两个质子结合形成一个氘原子（氢原子有一个中子和一个质子），一个正电子（类似于电子，但带正电荷）和一个中微子。

·一个质子和一个氘原子结合形成一个氦-3原子（两个质子和一个中子）和一条伽马射线。

.两个氦-3原子结合形成一个氦-4原子（两个质子和两个中子）和两个质子。

这些反应占太阳能量的85%。剩下的15%来自以下反应：

1.氦-3原子和氦-4原子结合形成铍-7（4个质子和3个中子）和伽马射线。

2.铍-7原子捕获一个电子变成锂-7原子（3个质子和4个中子）和一个中微子。

3.锂-7与一个质子结合形成两个氦-4原子。

氦-4原子的质量比开始这一过程的两个氢原子小，所以质量的差异被转换为能量，正如爱因斯坦的相对论（E = mc²）所描述的那样。能量以各种形式的光发射：紫外线、x射线、可见光、红外线、微波和无线电波。

太阳还会释放出带电粒子（中微子、质子），这些粒子构成了太阳风。这种能量撞击地球，使地球变暖，影响天气，为生命提供能量。我们不会受到大部分紫外线辐射或太阳风的伤害，因为地球的大气层保护着我们。

太阳内部：辐射区和对流区

辐射区从核心向外延伸，占太阳半径的45%。在这个区域，来自核心的能量通过光子或光单位向外传递。当一个光子产生时，它在被气体分子吸收之前传播了大约1微米（百万分之一米）。

在吸收后，气体分子被加热并重新发射出另一个相同波长的光子。重新发射的光子在被另一个气体分子吸收之前又传播了一微米，这样的循环不断重复；光子和气体分子之间的每次相互作用都需要时间。

在光子到达表面之前，大约有1025次吸收和再发射发生在这个区域，所以在核心产生光子和到达表面之间有一个明显的时间延迟。

对流区，也就是太阳半径的最后30%，主要是对流，它将能量向外输送到太阳表面。这些对流是热气体上升的运动，旁边是冷气体下降的运动：它看起来有点像在一锅沸腾的水中闪闪发光。

对流将光子向外传送到表面的速度比发生在核心和辐射区的辐射传输快。由于在辐射区和对流区光子和气体分子之间发生了如此多的相互作用，光子大约需要10万到20万年才能到达表面。

太阳的大气层

就像地球一样，太阳也有自己的大气层，它由光球层、色球层和日冕组成。

光球层

这是太阳大气层最低的区域，也是我们能看到的区域。太阳表面通常指的是光球层，至少在专业术语中是这样。它有约290到390公里宽，从上到下的温度在4000到6000开尔文之间。

它看起来像颗粒状或气泡，很像一锅水的表面。凸起是下方对流单元的上表面；每个颗粒可以有1000公里宽。

当我们向上穿过光球时，温度下降，气体因为温度更低，所以不能释放出那么多的光能。这使得它们对人眼来说不那么不透明。因此，由于一种被称为“边缘变暗”的效应，光球的外缘看起来是暗的，这种效应解释了太阳表面清晰而干脆的边缘。

色球层

该区域在光球层上方延伸约2000公里。色球层的温度从4500开尔文上升到10000开尔文。色球层被认为是由底层光球层内的对流加热的。

当气体在光球中搅动时，它们会产生冲击波，加热周围的气体，并以数百万个称为针状体的微小热气体刺穿色球层。

每个针状体上升到大约5000公里的光球之上，只持续几分钟。针状体也可能沿着太阳的磁力线运动，这是由太阳内部气体的运动造成的。

电晕

太阳的最后一层从其他球体向外延伸数百万英里或公里。日冕可以在日食和太阳的x射线图像中看到最好。日冕的平均温度为200万开氏度。

虽然没人能确定日冕为何如此炽热，但它被认为是由太阳的磁力引起的。日冕有明亮的区域（热）和黑暗的区域，称为日冕洞。日冕洞相对较冷，被认为是太阳风粒子逃逸的地方。

太阳的特征：太阳黑子，太阳日珥和太阳耀斑

通过望远镜的图像，我们可以看到太阳上一些有趣的特征，这些特征可能会对地球产生影响。让我们来看看其中的三个：太阳黑子、太阳日珥和太阳耀斑。

太阳黑子

这些凉爽、黑暗的区域出现在光球上——总是成对的——并且是穿透表面的强磁场（大约是地球磁场的5000倍）。磁场线从一个太阳黑子离开，再从另一个太阳黑子进入。磁场是由太阳内部气体的运动引起的。

太阳黑子活动是太阳周期的一部分，太阳周期为11年，有最大值和最小活动期。目前尚不清楚是什么导致了这种循环，但有两个主要假设：

.太阳不均匀的自转扭曲了太阳内部的磁力线。扭曲的磁场线冲破表面，形成太阳黑子对。最终，磁场线断裂，太阳黑子活动减弱。然后这个循环又开始了。

.巨大的气体管在高纬度地区环绕太阳内部，并开始向赤道移动。当它们相互滚动时，就会形成斑点。当它们到达赤道时，就会分裂，太阳黑子数量减少。

太阳日珥

偶尔，来自色球层的气体云会上升，并沿着太阳黑子对的磁力线定位。这些拱形的气体被称为太阳日珥。

日珥可以持续两到三个月，并延伸到太阳表面以上50,000公里或更多。在达到这个高度后，它们可以喷发几分钟到几小时，并以每秒每秒1000公里的速度将大量物质送入日冕并向外进入太空；这种喷发被称为日冕物质抛射。

太阳耀斑

有时在复杂的太阳黑子群中，会发生突然的、剧烈的太阳爆炸。这些被称为太阳耀斑。它们被认为是由太阳磁场集中区域的突然磁场变化引起的。伴随着气体、电子、可见光、紫外线和x射线的释放。

当这种辐射和这些粒子到达地球磁场时，它们在两极与地球磁场相互作用，产生极光（北极光和南极光）。太阳耀斑还会破坏通信、卫星、导航系统，甚至电网。

辐射和粒子使大气电离，并阻止无线电波在卫星和地面之间（或地面和地面之间）的移动。大气中的电离粒子会在电力线中产生电流并引起电涌。这些电涌会使电网过载并导致停电。

所有这些活动都需要能源，而能源是有限的。最终，太阳会耗尽燃料。

太阳的命运

太阳已经照耀了大约45亿年。太阳的大小是核聚变释放能量所产生的向外压力和向内引力之间的平衡。

太阳有足够的氢燃料可以“燃烧”50多亿年，但在燃料耗尽后，它还将继续燃烧至少50亿年。

当核心的氢燃料耗尽时，它会在重力的作用下收缩；然而，一些氢聚变将发生在上层。随着地核的收缩，地核开始升温，上层也随之升温，导致它们膨胀。随着外层的膨胀，太阳的半径会增大，它会变成一颗红巨星，一颗年老的恒星。

红巨星太阳的半径将是现在的100倍，就在地球轨道之外，所以地球将陷入红巨星太阳的核心并蒸发。在这之后的某个时刻，核心会变得足够热，导致氦聚变成碳。

当氦燃料耗尽时，核心会膨胀并冷却。上层会膨胀并喷出物质。最后，核心会冷却成白矮星。最终，它将进一步冷却成一颗几乎看不见的黑矮星。整个过程需要几十亿年。

因此，在接下来的几十亿年里，人类是安全的——至少就太阳的存在而言是安全的。

来源：julie20098