太阳内部层区-《天文学教程上册》

太阳内部不能直接观测到，但可以从有关的观测资料出发，借助理论来计算太阳内部结构模型，即求出质量、压力、温度等随半径的变化关系。研究结果表明，太阳内部可分为三个层区：核反应区、辐射区、对流区。

1）核反应区

从太阳中心到0.20～0.25 R⊙是核反应区，集中M⊙，主要成分是氢。由于太阳物质的自引力压缩，此区的密度达151 g／cm3，中心温度为1.57×107K，压力为2.33×1011bar。

长久提供太阳辐射的能源是什么？从19世纪始人们先后提出过化学能、引力势能转化的热能、放射元素蜕变能等假说，但都不足以解释长久维持的问题。20世纪20年代，英国天文和物理学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿（Arthur Stanley Eddington）提出在太阳中心区高温条件下发生“氢燃烧”——氢聚变为氦的热核反应，产生巨大的能量。尤其是1938年德国犹太裔美国核物理学家汉斯·贝特（Hans Bethe）开创性地提出氢聚变为氦的热核反应理论，才基本解决太阳从而恒星的能源问题。后来才在地球上实现了这种核反应并制成“氢弹”。为此，贝特获1967年诺贝尔物理学奖。

氢燃烧的总效果是4个氢原子核（质子）聚合成1个氦原子核：41H→4He＋能量。在反应中，质量耗损为4个氢原子减1个氦原子的质量差m=（6.693×10-24-6.645×10-24）g=0.048×10-24g。按照爱因斯坦质量-能量关系释放出能量

太阳中心区0.1 M⊙的氢燃烧能释放能量E=1.28×1044J，这可供给太阳辐射（光度L⊙）时间为

氢燃烧有两种核反应路径：质子-质子（p-p）链和碳-氮-氧（CNO）循环。两种反应路径的总结果都是4个氢核（1H，即质子p）聚合成1个氦核（4He）并放出2个正电子和2个中微子以及几个γ光子。在太阳核心区的高温条件下，以质子-质子反应链产能为主，碳-氮-氧反应链产能仅约占0.8%。关于恒星内部氢燃烧的详细讨论见本书下册第15章。(www.xing528.com)

2）辐射区

辐射区（Radiation Zone）范围约从0.25 R⊙到0.7 R⊙，密度和温度都很快向外减小。核反应区产生的能量经此区以辐射转移方式向外传输，从核反应区出来的是高能γ射线光子，经辐射区物质接连地吸收并再辐射出较低能量的光子，自内向外依次变为X射线、远紫外、紫外、可见光光子，最后主要以可见光光子及其他形式辐射出来。

辐射区往上经过渡层（Tachocline）到对流区（Convection Zone），从辐射区均匀自转变为对流区较差自转，推测太阳磁场产生于过渡层。

3）对流区或对流层

范围约从0.7 R⊙到光球层底部，密度和温度进一步向外减小，主要以对流方式向外传输能量，同时，此区的湍动还产生低频声波向外传输能量。