太阳表面温度才6000度左右,为什么日冕层温度会高达200万度?日冕层位于太阳的最外层,温度可以达到100万℃,但那只是少许带电粒子辐射的能量,整体上太阳外表面辐射能量却并没有那么强烈,使温度在6000℃左右。日冕的温度最高可达200万K,其中气体的平均密度为每立方米1011个气体原子,接近真空。日冕的内层温度约为200万度。而距离太阳中心最远的日冕,温度竟然高达上百万度。冕的温度很高,其数值达百万数量级,这并非臆想,而是以日冕发射的高能量X射线为依据的。
日冕层位于太阳的最外层,温度可以达到100万℃,但那只是少许带电粒子辐射的能量,整体上太阳外表面辐射能量却并没有那么强烈,使温度在6000℃左右。
日冕层是太阳的最外层结构,是由太阳喷射的高能带电粒子和电子组成,是形成太阳风的主要部分,平均温度6000℃左右;向内一层是色球层,磁场强烈,也因为磁场的不均衡,太阳耀斑发生于这一层,耀斑是太阳剧烈释放能量的一种现象,将局部瞬间快速加热,因此这一层温度从4-5000℃到几万℃。
再向内一层是光球层,表面布满米粒组织,太阳黑子产生于这一层,太阳黑子是磁场聚集的地方,黑子出现时温度会从6000℃降低到4000℃左右;最内层是日核,是太阳进行核聚变的区域,温度可达1500万℃。
太阳因为核心区核聚变的关系,不断地向外释放能量,但是因为体积的庞大、质量引力高,能量和光子是缓慢地向外释放的过程,不过泄漏出来的这些能量依然使得太阳十分炙热,即便是表面的物质也被电离,形成带正电的元素核和带负电的电子组成的等离子体。由于带电和剧烈运动,高能粒子束撞击在物体表面的时候,会发生能量的传递,使物体生物。
从光球层到色球层再到日冕层,温度是先降后升的趋势,在光球和色球层交界处温度可达6000℃,随后温度降低到4、5000℃,到了日冕层温度却又逆升,对这种现象科学家仍没有完全解释清楚,但根据日冕层辐射的X射线,科学家们发现,日冕层的高温是由一些高能粒子产生,并且因为这些高能粒子比较分散,太阳表面单位面积辐射的能量却不会很高。
温度最高的是日冕层。表面从内向外分为光球、色球和日冕3层。光球层的底层温度较高,约为5800K,上层的温度较低,约为4400K。在色球层内,温度从光球顶部的4600K增加到色球顶部的几万度。日冕的温度最高可达200万K,其中气体的平均密度为每立方米1011个气体原子,接近真空。
太阳外部结构的三个层次从里到外依次是光球层,色球层,日冕层。
光球:
对流层上面的太阳大气,称为太阳光球。光球是一层不透明的气体薄层,厚度约500千米。它确定了太阳非常清晰的边界,几乎所有的可见光都是从这一层发射出来的。
色球:
色球位于光球之上。厚度约2000千米。太阳的温度分布从核心向外直到光球层,都是逐渐下降的,但到了色球层,却又反常上升,到色球顶部时已达几万度。由于色球层发出的可见光总量不及光球的1%,因此人们平常看不到它。只有在发生日全食时,即食既之前几秒种或者生光以后几秒钟,当光球所发射的明亮光线被月影完全遮掩的短暂时间内,在日面边缘呈现出狭窄的玫瑰红色的发光圈层,这就是色球层。平时,科学家们要通过单色光(波长为6563埃)色球望远镜才能观测到太阳色球层。
日冕:
日冕是太阳大气的最外层,由高温、低密度的等离子体所组成。亮度微弱,在白光中的总亮度比太阳圆面亮度的百分之一还低,约相当于满月的亮度,因此只有在日全食时才能展现其光彩,平时观测则要使用专门的日冕仪。
日冕的温度高达百万度,其大小和形状与太阳活动有关,在太阳活动极大年时,日冕接近圆形;在太阳宁静年则呈椭圆形。自古以来,观测日冕的传统方法都是等待一次罕见的日全食——在黑暗的天空背景上,月面把明亮的太阳光球面遮掩住,而在日面周围呈现出青白色的光区,就是人们期待观测的太阳最外层大气——日冕。
日冕层位于太阳的最外层,温度可以达到100万℃,但那只是少许带电粒子辐射的能量,整体上太阳外表面辐射能量却并没有那么强烈,使温度在6000℃左右。
对于太阳的结构,我们平常描绘的太阳,是太阳色球层的边界;在色球层之上,还存在日冕层,日冕层需要在日全食时,或者利用日冕仪才能看到。日冕层的厚度有几个太阳半径,其中内冕层延伸到2.3倍太阳半径,大于2.3倍太阳半径的日冕层称之为外冕;日冕层的温度高达150~200万度,粒子密度约10^15每立方米。
日冕层是太阳的最外层结构,是由太阳喷射的高能带电粒子和电子组成,是形成太阳风的主要部分,平均温度6000℃左右;向内一层是色球层,磁场强烈,也因为磁场的不均衡,太阳耀斑发生于这一层,耀斑是太阳剧烈释放能量的一种现象,将局部瞬间快速加热,因此这一层温度从4-5000℃到几万℃;
再向内一层是光球层,表面布满米粒组织,太阳黑子产生于这一层,太阳黑子是磁场聚集的地方,黑子出现时温度会从6000℃降低到4000℃左右;最内层是日核,是太阳进行核聚变的区域,温度可达1500万℃。
那么就会出现一个问题:太阳表面(色球层边界)温度才5500℃,但是更远处的日冕层温度却高达100多万度,这明显违背热力学定律,那么一定存在一种非热力学机制,来给日冕层加热。
事实上,关于日冕的高温起源机制目前还未完全弄清楚,这被称为日冕加热问题。根据热力学第二定律,热量不可能自发地从低温的太阳表面传播到高温的日冕中,日冕的能量来源应该是一种非热力学过程。
迄今为止,关于日冕加热的理论有很多,其中有两个理论被认为最有可能,它们分别是波动加热和纳米耀斑(或者叫磁重联)理论。波动加热理论认为太阳对流层中的湍流运动对扭转阿尔芬波(Alfven波,又称“磁流体动力波”,是磁化等离子体内沿磁场方向传播的特殊低频电磁波)有激发作用,当被激发的扭转阿尔芬波沿着磁通管向上传播到达日冕时,其携带的能量就可以加热日冕。那么是什么样的机制导致了太阳内部的这一现象,至今仍是天体物理学中最大的未解之谜之一。
日冕的内层温度约为200万度。
日冕的内层温度非常高,可达200万度。令人不可思议的是,离太阳中心最近的光球,温度是几千度。稍远些的色球,温度从上万度到几万度。
而距离太阳中心最远的日冕,温度竟然高达上百万度。这一反常的现象意味着什么,科学家们还未找到合理的解释。冕的温度很高,其数值达百万数量级,这并非臆想,而是以日冕发射的高能量X射线为依据的。
日冕的科研成果:
据国外媒体报道,美国宇航局计划2018年7月31日发射最新探测器,它将以前所未有的近距离接近太阳。这项太空计划叫做“太阳探测器附加任务(Solar Probe Plus)”,将对太阳日冕层进行4项实验,研究太阳风和太阳表面释放的能量粒子。
在近距离接近太阳期间,探测器与太阳的最近距离为611万公里,其外部温度将达到1399摄氏度。据悉,按原定计划,这枚探测器将在2018年7月31日于佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地由三角洲4号重型火箭携载发射升空,发射时间窗口开启20天。
长期以来,科学家期望发射探测器穿过太阳日冕层(太阳大气最外层),更好地理解太阳风以及进入太阳系的物质。太阳探测器附加任务的主要科学任务是跟踪太阳能量流动,以及理解太阳日冕的加热,探索加促太阳风和能量粒子活动的物理原理。
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