太陽里有什么？一場由內(nèi)而外的星球之旅

簡介：地球接受太陽的照耀已數(shù)十億年，你知道太陽的秘密嗎？本文簡單介紹了太陽的內(nèi)部組成。

1.1 太陽里是什么？

圖源：Space

太陽影響、塑造我們的日常生活已百萬年之久——我們離不開太陽，但這不意味著我們了解它所有的秘密。這些謎團比我們想象得有更深遠的影響，因為太陽是我們周圍的恒星當(dāng)中最易于研究的。經(jīng)過數(shù)十年辛勤的科學(xué)研究，我們至少知道了太陽里是什么樣的，即使我們不能完全理解它是怎么運作的。在這里，我們要介紹我們生命中每年都要圍著轉(zhuǎn)一圈的氣體組成的發(fā)光的球里包含的東西。

1.2 核反應(yīng)區(qū)

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太陽深處是它的核反應(yīng)區(qū)，這是為恒星提供能量的核聚變發(fā)生的地方。這意味著沒有合適的形容詞來描述核反應(yīng)區(qū)有多熱、密度有多大。核的溫度超過了2700萬華氏度（1500萬攝氏度），內(nèi)部的物質(zhì)被擠壓在一起，密度比鉛的十倍還要大。

1.3 輻射區(qū)

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光子離開核反應(yīng)區(qū)后，就向外移動，開始了漫長的旅程。根據(jù)美國國家航空航天局，每個光子從核反應(yīng)區(qū)到達輻射區(qū)的外界邊緣，都需要10萬年的時間，這是因為它們總是上下彈跳，而不是沿直線運動。

1.4 對流層

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對流層的起點是物質(zhì)密度減少的地方。在這里，從太陽深處開始的熱傳遞繼續(xù)進行著。根據(jù)美國國家航空航天局，光子在這個區(qū)域加速，熱等離子體的大氣泡迅速上升穿過對流區(qū)。

1.5 光球?qū)?/p>

圖源：Space

光球?qū)邮翘柨梢妼拥淖钔鈱樱藗兂J為它是太陽的表層。太陽黑子在這里形成，最終到達地球的可見光也從這里出發(fā)。光球?qū)拥臏囟认鄬睾停蠹s在一萬華氏度（5500攝氏度）。

1.6 色球?qū)?/p>

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人們通常非常難看到色球?qū)樱驗樗皇窃谔栔車粝乱粚游⒓t的光暈。但科學(xué)家們認為，這個不起眼的圈層可能是將熱能從太陽內(nèi)部傳導(dǎo)到熾熱的外層大氣的關(guān)鍵。

1.7 日冕層

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日冕層是太陽的最外層，它非常稀薄，只能在日全食時被看到，因為這時候月亮遮住了光球?qū)拥墓饷?。日冕可被觀測到的時機太少，使得對日冕層的研究非常困難——但今年晚些時候，美國國家航空航天局將向太陽發(fā)射探測器，試圖解開它揮之不去的謎團。

1.8 太陽風(fēng)

圖源：NASA

嚴格意義上來說，太陽風(fēng)并不是太陽結(jié)構(gòu)的一部分，但這些不斷從太陽流出的高帶電粒子流是太陽影響其他星球的主要方式之一。在地球上，大氣層很大程度上保護我們不受太陽風(fēng)影響，但是它對衛(wèi)星和太空旅行還是有巨大的危害。太陽風(fēng)也定義了我們的太陽系，太陽風(fēng)所能到達的地方都屬于太陽系。

相關(guān)知識

太陽（又稱日），是太陽系中心的恒星，它幾乎是熱等離子與磁場交織著的一個理想球體[13][14]。它的直徑大約是1,392,000（1.392×106）公里，相當(dāng)于地球直徑的109.3倍；質(zhì)量大約是2×1030千克（地球的333,000倍），約占太陽系總質(zhì)量的99.86%[15]。從化學(xué)組成來看，太陽質(zhì)量的大約四分之三是氫（~73%），剩下的幾乎都是氦（~25%），包括氧、碳、氖、鐵和其他的重元素質(zhì)量少于2%[16]。

太陽的恒星光譜分類為G型主序星（G2V）。雖然它以肉眼來看是白色的，但因為在可見光的頻譜中以黃綠色的部分最為強烈，從地球表面觀看時，大氣層的散射使天空成為藍色，所以它呈現(xiàn)黃色，因而非正式地歸類為“黃矮星”[17][18]。 光譜分類標(biāo)示中的G2表示其表面溫度大約是5778K（5505°C），V則表示太陽像其他大多數(shù)的恒星一樣，是一顆主序星，它的能量來自于氫巨變成氦的核聚變反應(yīng)，其核心每秒鐘能聚變6.2億噸的氫。

太陽一度被天文學(xué)家認為是一顆微小平凡的恒星，但因為銀河系內(nèi)大部分的恒星都是紅矮星，現(xiàn)在認為太陽比85%的恒星都要明亮[19][20]。太陽的絕對星等是 +4.83，但是由于其非常靠近地球，因此從地球上看來，它是天空中最亮的天體，視星等達到?26.74[21][22]。太陽高溫的日冕持續(xù)的向太空中拓展，創(chuàng)造的太陽風(fēng)延伸到100天文單位遠的日球?qū)禹敗＿@個太陽風(fēng)形成的“氣泡”稱為太陽圈，是太陽系中最大的連續(xù)結(jié)構(gòu)[23][24]。

BY: Meghan Bartels

FY: Ludwig_XU

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來自：3.原文來自：https://www.space.com/41439-inside-the-sun-layers.html

本文由天文志愿文章組- Ludwig_XU翻譯自文章作者Meghan Bartels的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除。

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浩瀚宇宙無限寬廣 穹蒼之美盡收眼底

浩瀚宇宙，吾將上下求索，而人類又將如何探尋地外文明？

諾大的宇宙，地外文明驅(qū)使著人類的不懈探索，人類在這方面做出了哪些努力？

有這樣一群人，他們沒有頭戴浣熊皮帽子，他們沒有腰佩博伊刀，但他們像早期的拓荒者一般，憑借堅定的信念，憑借無限的熱愛，毅然在荒野中跋涉前行，在“地球的邊境”瞭望，在漫無邊際的漆黑荒涼的宇宙中不懈探索。

航天工業(yè)的成就、計劃以及人們對宇宙的憧憬每年都會在國際宇航大會（IAC）上展出。大會持續(xù)一周，數(shù)以千計的火箭工程師、各國國家航天局代表、衛(wèi)星制造商蜂擁而至，來參加一系列全體成員會議以及令人興奮的航天展覽。與早期開拓美國西部的邊境英雄不同，他們不佩戴軟呢帽和博伊刀，取而代之的是西裝革履。事實上，今天的太空探索者與過去的邊境拓荒者除了服裝差異之外，沒有太大區(qū)別——盡管都面臨著無數(shù)艱難險阻，但他們?yōu)槟切┴酱剿鞯奈粗澜缍钌钪浴?/p>

1971年以來，搜尋地外文明計劃（SETI）就納入了國際宇航大會，成為大會不可或缺的一部分, 人們通常會用一整天的時間展示有關(guān)地外文明搜尋的最新數(shù)據(jù)、技術(shù)及其社會意義。今年的大會是在溫哥華召開的。這座加拿大的城市是一座國際化大都市，以十八世紀(jì)最有成就的探險家之一英國海軍上校喬治·溫哥華的名字命名。這座城市三面環(huán)山、一面背靠太平洋，猶如一顆閃閃發(fā)光的寶石鑲嵌在山光水色之中。

搜尋地外文明計劃的研究范圍非常廣泛，從最新的望遠鏡工程到地外文明發(fā)出的信號中可能使用的語言，等等。這篇報告材料字數(shù)非常多，可能非?？简炞x者的耐心，因此我精選了下面幾項內(nèi)容：

加利福尼亞大學(xué)嘗試繼續(xù)擴大他們的搜尋地外文明計劃。研究生亞倫·帕森斯（Aaron Parsons）展示了加州大學(xué)伯克利分校的光學(xué)SETI項目。與其他光學(xué)項目一樣，該項目也在尋找恒星瞬間發(fā)出的納秒級閃光（十億分之一秒或更少）。該項目運用架設(shè)在舊金山以東幾十英里山上的30英寸洛伊施納（Leuschner）望遠鏡，到目前為止已經(jīng)搜尋了7500個恒星系統(tǒng)和132個星系。

除了光學(xué)項目之外，伯克利團隊開創(chuàng)性地提出要嘗試尋找無線電脈沖。這個被稱為天文脈沖（Astropulse）的項目將用超強的計算能力來驗證“無線電波在無邊無際的星際空間中傳播時，其強度會隨著傳播距離的增加而變得非常微弱”。

伯克利團隊最主要的項目是“搜尋來自近地外智慧生命群落的無線電波計劃V”（SERENDIP V）。該項目使用大型阿雷西博（Arecibo）射電望遠鏡收集宇宙信號，并為SETI@home服務(wù)器提供數(shù)據(jù)支持。阿雷西博射電望遠鏡的信號接收器擁有近10億個波段，總共涵蓋300兆赫的無線電撥號，比有線電視的信號接收器強大將近50倍。

伯克利團隊將SERENDIP項目接收到的百分之一的數(shù)據(jù)分配給SETI@home網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。項目期間，有超過五千萬志愿者參與SETI個人項目，并在在電腦上安裝SETI@home屏幕保護程序。通過這個程序，參與者的電腦可以在后臺利用多余的運算空間處理數(shù)據(jù)，每天都有2000多臺電腦參與數(shù)據(jù)處理。這些電腦的計算能力總和相當(dāng)于一臺運算速度高達每秒65萬億次的超級計算機，比（2004年）世界上最先進的超級計算機運算速度還要快。

SETI研究所的戴夫·德波爾（Dave DeBoer）介紹了艾倫望遠鏡陣列（Allen Telescope Array）的最新情況。該陣列目前正在加州北部建設(shè)，在接下來的幾個月內(nèi)，ATA的碟形天線數(shù)量將增長到32個，這些天線足以啟動一些正式的觀測項目。除了一系列重要的天文學(xué)研究之外，ATA-32還將開始其SETI任務(wù)——掃描銀河系的中心平面。顯然，銀河系的中心是恒星表觀密度最高的地方，恒星越多發(fā)現(xiàn)地外文明的概率越大，觀測項目從這里開始是理所當(dāng)然的。

得益于專門的光束發(fā)射硬件和軟件，ATA-32將能夠同時觀察天空中的16個區(qū)域。換句話說，與過去的SETI實驗項目不同，這臺望遠鏡將能夠同時檢查許多天體目標(biāo)。ATA最終將建成一個由數(shù)百個天線組成的龐大陣列，至少比之前SETI實驗項目的探測速度快兩個數(shù)量級。這個規(guī)?？涨暗捻椖孔阋缘巧闲侣勵^版。

與上述方法不同，另一種尋找地外文明的方法是尋找建筑物。幾十年來，SETI領(lǐng)域有一種流行的假說。物理學(xué)家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）最先提出這個假說，他認為一個真正先進的文明可能會在其母星周圍建設(shè)一個巨大的太陽能電池陣列，為該文明的發(fā)展提供可靠的能源保障。這樣一個完全包圍恒星的太陽能電池陣列被稱為戴森球體（Dyson sphere）。

這種假說的理論依據(jù)是：沒有任何能量轉(zhuǎn)換器可以達到百分百的轉(zhuǎn)換率，包括太陽能電池。也就是說，太陽能電池工作時一定有部分能量轉(zhuǎn)化為熱能的形式，這樣戴森球體就會升溫，向太空釋放紅外（熱）輻射。如果你發(fā)現(xiàn)一顆發(fā)出比正常情況更多紅外線的恒星，那么你可能就能確認這個文明的大致生存范圍。

芝加哥費米實驗室的理查德·卡里根（Richard Carrigan）為了尋找這樣的恒星一直在查閱幾年前由IRAS紅外衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)，但他始終沒有找到理想的恒星?！奥仿馄湫捱h兮”，然而人們尋找地外文明的熱情絲毫沒有降溫，還有許多像卡里根一樣的人孜孜不倦地在星海里探索。希望在不久的將來人們依靠更先進的紅外望遠鏡可以找到這樣的恒星。

國際宇航大會的SETI會議一如既往的引人入勝。但這并不奇怪，畢竟這3000萬萬億立方光年的宇宙空間可能不僅僅只是一片荒蕪，也可能存在像我們?nèi)祟愐粯拥闹腔畚拿鳎@多么令人振奮?。?/p>

BY: Seth Shostak

FY: 周星河

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