太阳的大气层为何外部比内部还热？科学家们争论不休，原因终于找到了
文/袁玉刚 图/来自互联网
众所周知，热量通过传导、对流和辐射三种方式向外传递，越向外温度越低。在一般情况下，各种物体都应该遵守这个热力学基本原理。太阳核心温度1000多万摄氏度，温度也应该从里向外逐渐降低。光球层温度已降至5000多度，色球层之外的温度应该继续降低。然而，不可思议的是，在色球层内，温度从底部的5000度增加到顶部的几万度，而日冕的温度却剧升至100万度以上。这就是太阳的温度异常之谜。
几十年来，科学家们苦苦探索其谜底。先是推测太阳核心具有某种携带大量热能的物质向外散射，到达日冕后突然释放，形成异常高温。后来，有些科学家又提出太阳表面和日冕之间存在许多高温带电等离子体巨环，电流流过巨环加热等离子体，是巨环把热量传递给日冕。还有一些科学家认为太阳表面和日冕之间存在许多磁场束或者磁毯，是磁力线的反复湮没或重接给日冕传递了热量。
到目前为止，太阳的温度异常之谜还没有破解。
先来温习一下太阳的结构。我们的太阳是一个核聚变发生器。正统的模型认为：太阳是一个炽热的气态球体，直径约为139万公里，主要成分为氢（约80％）和氦（约19％）。在0.23R（R太阳平均半径）以内 的区域是太阳的内核，温度约为1000万度，产生的能量占太阳总能量的90％。0.23～0.7R的区域称为辐射输能区，温度降到13万度。0.7～1R的区域称为对流区，温度下降到5000度。 外部是光球层，就是人们肉眼所看到的太阳表面，厚约500km，温度为5000K，是由强烈电离的气体组成，绝大部分太阳能都是由此向太空辐射的。光球外面是太阳内大气层，称为色球层，厚约1万公里，大部分由氢和氦组成。色球层外是外大气层，即日冕，温度高达100万度，局部达到1000万度，高度有时达几十个太阳半径。
图1 太阳结构图
再来看一看日冕。
图2 日冕
日冕是太阳大气的最外层，厚度达到几百万公里以上。
图3 太阳宁静年日冕
日冕的精细结构有冕流、极羽、冕洞、日冕凝聚区。在太阳活动极大年，日冕接近圆形，磁场很强，任何地方都可以出现冕洞；在太阳宁静年，日冕比较扁，两极变薄，赤道区显得较厚，磁场较弱，冕洞主要出现在磁极附近。孤立的低纬冕洞扫过地球，影响地球的磁场和人类的通讯；极区冕洞能产生高速太阳风，到达地球时仍可达到每秒700公里，干扰地球的磁场和人类的通讯；还有一种延伸冕洞﹐分别向南北延伸﹐和极区冕洞连接起来。当一极的冕洞扩大时，另一极的冕洞就缩小，好象两极冕洞的面积总和不变一样，另人费解。
图4 北极冕洞
在我看来，冕洞是太阳喷发的通道，伴随着强大的磁场线，喷出氦原子核、质子和电子组成的太阳风。极区冕洞长期存在，喷发的太阳风最强。
经过分析研究，我发现了日冕温度异常的秘密。原来，太阳的热能传递方式还有另外一种，即两极喷发。源于太阳核心的物质温度特高，向两极喷发，从高空落向赤道，形成日冕，包住光球层、色球层。日冕物质是直接从核心喷发出来的。光球层和色球层的温度是传递出来的。日冕温度当然要比光球层和色球层的温度高得多。
图5 太阳磁场图
看了这幅太阳磁场图，就可以明白：中心喷出的物质包围着光球层，其温度要比光球层的高。这与火山喷发、烟花燃放异曲同工。
极区冕洞是日冕的物质、磁场和温度之源。极区冕洞里的温度远比外面的高。
总之，太阳大气层的光球层和色球层是浅层热量传导、对流和辐射而形成的。外部大气层日冕则是深层核聚变的热量沿自转轴从两极喷发，大部分喷发物质又流向赤道，包住了光球层和色球层。从两极喷发出来的物质温度比浅层传递出来的温度高得多，当然，外部日冕的温度就比内部光球层和色球层的温度高得多。
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