太阳
tài yáng
太阳是我们太阳系中心的恒星,是一个由氢氦等离子体组成的球体,其聚变能量为地球上的生命提供动力。
Definition
太阳是我们太阳系中心的恒星,是一个巨大的高温气体球,它为地球提供光和热,并把所有行星都束缚在各自的轨道上。太阳是一颗G型主序星,按质量计算约 $73\%$ 是氢、$25\%$ 是氦,直径约 $1.4$ 百万千米(约相当于 $109$ 个地球),占太阳系总质量的约 $99.8\%$,表面温度约 $5{,}500^\circ\text{C}$,核心温度约 $15$ 百万$^\circ\text{C}$。太阳的年龄约为 $4.6$ 十亿年,大约走过了它约 $10$ 十亿年主序寿命的一半,其 $3.8 \times 10^{26}\ \text{W}$ 的光度来自质子质子链反应,将氢聚变为氦。太阳的结构由内到外分为核心、辐射层、对流层、光球层、色球层和日冕,其磁活动遵循约 $11$ 年一个周期的规律。
Example
太阳内部大约能装下一百万个地球,它发出的光大约需要 $8$ 分 $20$ 秒才能穿过 $1\ \text{AU}$(约 $1.5 \times 10^8\ \text{km}$)到达我们这里。太阳的引力把所有行星都束缚在轨道上,即便是远在 $30\ \text{AU}$ 之外的海王星也不例外。根据 $E = mc^2$,太阳每秒大约把 $4$ 百万吨质量转化为能量,这些能量到达地球距离时,就成为大气层外约 $1{,}360\ \text{W/m}^2$ 的太阳常数。
Key Insight
太阳只是一颗普普通通的中等大小恒星,它之所以看起来比其他恒星大得多、亮得多,仅仅是因为它离我们近得多。太阳并不是像火焰那样在燃烧:它发光是因为核心处氢原子核聚变成了氦,释放出的能量远远超过任何化学燃烧所能产生的。核心释放出的能量,要花大约 $100{,}000$ 年的时间,以随机游走的方式穿过致密的等离子体才能逃逸出来,之后再用 $8$ 分钟就能到达地球,所以你今天感受到的阳光,其实早在有文字记载的历史之前就已经产生了。