有人问了一个奇怪的问题:太阳是液体吗?这点可能很多人都不认同,都知道不是。那么太阳到底是这样一个什么物质状态组成,是不是整体就是一团混沌状呢?似乎很有必要弄弄清楚,那么我们来讨论一下。
明确回答:太阳是等离子体,说的简单直白些就是一团高温高压的火球。火就是等离子体,是物质的第四种状态。但我们平常看到的火并不完全是等离子体,大多数低温火焰都是激发态的气体分子,只有高温火焰才是真正的等离子体。如我们看到的闪电、荧光灯管里的亮光、切割金属的喷枪都是我们比较熟悉的等离子体。
物质状态有气态、液态和固态,物质还有等离子态和玻色~爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态。
地球上的等离子态物质很少,但在宇宙空间有99%的物质处于等离子态,这就是恒星。所有的恒星都处于等离子状态,当然包括我们的太阳。所以太阳不是液态,而是等离子态物质。
但这团火并不是混沌一团,是层次分明的一个大火球。
太阳就是一个半径约70万公里的等离子态火球,但这个火球也有结构。从中心开始主要分为核心区、辐射区、对流层、光球层、色球层、日冕层。核心区就是太阳制造热量和光子的地方,其占了太阳半径的25%,那里的压力达到3000亿个大气压,温度达到1500万度。
在这样的高温高压下,氢原子的电子被剥离成为自由电子,核子融合在一起不断的发生者核聚变,每秒钟有6亿吨的转化为5.958亿吨的氦,并释放出420多万吨物质亏损的能量。就是依靠这样巨大的能量维持着太阳不断的放射出光和热,以电磁辐射的形式发射到向太空,包括我们地球,在地球上又转化成光和热哺育着生态万物。
太阳中心虽然是等离子体,但是高密度等离子体,那里的密度比地球任何地方都要高,达到150,000 kg/m^3,也就是每立方厘米达到了150克,而地球上最重的金属锇的密度每立方厘米才22.59克。金的密度19.3克/cm^3,铁7.86克/cm^3,水为1克/cm^3,气体就不用说了。
太阳辐射层厚约0.6个太阳半径,在核心区之上,其中主要是各种电磁辐射和粒子流。
太阳中心能量辐射在这里磕磕碰碰,在不断的被吸收又发射中传递,有人称为“光子的旅行”,这个旅行时间一直到太阳表面,需要十几万年到几千万年不等,最终以电磁辐射形式释放到太空。所以说我们身上接受到的阳光至少都有十几万年古老的历史,是很久很久以前在太阳中心制造出来的。
太阳辐射区上面是对流层。对流层厚度约十几万公里,这里就像锅里滚烫的开水一样上下翻腾,对流运动很强烈,将太阳内部热物质向外运动,冷物质下沉回去,利用这种对流方式,向外部传输能量。
对流层上面就是太阳的大气层了。太阳大气层以光球层为界,这是一层不透明气体薄层,约有500公里厚,把太阳内外隔开,所有的可见光到了这一层才迸发出来。
因此人类日常观测到的太阳表面实际上就是光球层,我们所说的太阳表面温度5700K就是指这个地方迸发出来的温度。
光球层上面是色球层,厚约2000米。这里是一个奇怪的温度分界线,太阳温度从中心到这里都是逐步下降,到了色球层反而上升,到达色球层顶部时已达几万度。色球层的可见光不到光球层的1%,所以很难观测到,只有在日食时才能够通过色球望远镜短暂观测到。
光球层之上就是太阳的表面过过渡区了,这是个辐射比较复杂的区域,这之上的日冕层温度却能够高达几百万度,这种现象有人认为是太阳中心磁场作用,但这种复杂的能量辐射传导机制还是科学界尚未完全解开的谜团。
日冕的密度从浓密到稀薄,长度达到太阳半径的6倍以上。然后被电离的带电粒子以太阳风形式吹向远方,这就是所谓太阳圈,最远距离达到冥王星轨道以外。
从光球层为分界线开始,一直到太阳风吹拂的太阳系边缘,都属于太阳大气层的范围。太阳就是我们太阳系占有绝对掌控地位的老大,是个庞然大物,其占据了太阳系99.86%的质量,引力影响半径超过1光年。
这就是我们的太阳,它不是一个液体世界,而是一个等离子巨大球体。
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