太阳能的变化周期和太阳风现象

2.认识太阳

（1）太阳的结构

从中心向外，太阳可分为核反应区、辐射区、对流层和大气层。由于太阳外层气体的透明度极差，人类能够直接观测到的是太阳大气层。大气层从内向外分为光球层、色球层和日冕3层。

云南腾冲地热

光球层：光球表面较为著名的活动现象便是太阳黑子。黑子大多呈现近椭圆形，它是光球层上的巨大气流旋涡，在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑。

但实际上它们是发光的，温度高达4000℃左右，倘若能把黑子单独取出，一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。黑子在日面上出现的情况不断变化，这种变化反映了太阳辐射能量的变化。

太阳黑子的变化是周期性的，其平均活动周期为11.2年。

色球层：紧贴光球以上的一层大气称为色球层，过去这一区域只是在日全食时才能被看到，平时不易被观测到。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间，人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩，那就是色球层。

色球层的化学组成与光球层基本上相同，但色球层内的物质密度和压力要比光球层低得多。色球层厚约8000千米。

我们知道，离热源越远处温度越低，而太阳大气的情况却截然相反，光球层顶部接近色球层处的温度差不多是4300℃。而到了色球层顶部，温度陡升，竟高达几万℃，再往上到了日冕区温度陡然升至上百万℃。

对这种反常增温现象，人们感到疑惑不解，至今也没有找到确切的原因。

日冕：日冕的范围在色球层之上，一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕里的物质更加稀薄。它还会不停地向外膨胀，并使得热电离气体粒子从太阳向外连续地流出而形成太阳风。

科学小知识

太阳运行的轨道

太阳位于银道面（银河所在的主平面）之北的猎户座旋臂上，距离银河系中心约2.6万光年（光在真空中行走一年的距离），在银道面以北约26光年。它一方面绕着银心以每秒250千米的速度旋转（周期大概是2.5亿年），另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7千米的速度朝着织女星附近方向运动。

太阳也在自转，其周期在日面赤道带约25天，两极区约为35天。

（2）太阳风

从太阳上吹出来的“风”，就叫太阳风。它的名称是20世纪50年代提出来的。它是否真正存在？存在的根据是什么？

好几百年前就有人这么考虑了，其存在的直接证据就是彗星的尾巴。

在任何时候，任何情况下，彗星的尾巴总是背着太阳。也就是说，在彗星接近太阳时，彗头在前，彗尾在后，好像是彗头在前拉着彗尾一起前进；在彗星离开太阳时，彗尾在前，彗头在后，好像是彗尾在前拉着彗头一起离开太阳。

彗尾总是冲着与太阳相反的方向延伸，根据这一现象，可以断定一定是太阳在吹风，将彗尾吹向背离太阳的方向。事实上，太阳风是从太阳上辐射出的带电粒子。

由于太阳风的作用产生的极光

20世纪50年代末，对来自太阳的这股太阳“风”，美国天文学家帕克作了正确的描述。他认为，太阳大气的最外层—日冕没有明确的边界，而是持续不断地膨胀，这样高温低密度的粒子流，就高速而稳定地被“吹”或“飞”向四面八方。

几年之后，通过人造地球卫星所进行的观测，完全证实了太阳风的存在。这股“风”可以一直吹到我们地球，人们测出地球轨道附近的太阳风速度大约为每秒450千米。在太阳活动较强时，其速度还会成倍地增加。太阳风是股极为稀薄的风，类似于地球实验室所能制造的真空。

那么，速度那么大的太阳风能“吹”多远呢？

除去空间各种物质成分对太阳风的可能影响后，它大致会“吹”到25～50个天文单位（1个天文单位约为1.5亿千米）远，也许还会吹得更远些。

太阳风的确定对研究行星磁层中出现的各种物理过程、行星际磁场的结构，特别是地磁扰动等现象，有很大帮助。

人们现在对太阳风的观测和研究还太少，对它本质的了解还需要做大量的研究工作。

⑶太阳雨

太阳雨(www.xing528.com)

在晴朗的好天气，有时也会下雨，这时候所下的雨我们称之为“太阳雨” 。其实下太阳雨时，还是有云的，并不是真的一点儿云也没有，只是没有被人发现罢了。

有时候，太阳雨是因为某一个地方的乌云产生雨，被强风吹到另一个地方落下的，在另一个地方看起来好像是晴天里下的雨；而还有一些情况是晴朗的天空突然转阴，开始降雨，但是雨从高空落下，还没着地，天又突然晴朗起来，云已经消失了，所以天气看起来虽然晴朗，却下起雨来了。

那么，太阳雨是怎么产生的呢？

在太阳风的作用下，高空的两块带有不同电荷的云层相互碰撞发生作用，造成局部地区空中水汽含量过大，太阳辐射而使水汽蒸发得也较快，因此就产生了所谓的“太阳雨”。

⑷日出日落时太阳的形状有变化

每天，当太阳徐徐升起或者缓缓落地时，人们可以明显地观察到它的形状在发生变化。它不再是球形的，而是呈椭圆状的了。

海上日出

我们知道，阳光被大气折射后，在太阳越接近地平线时折射就越厉害。如果阳光不发生折射，实际上太阳的下部边缘处于地平线以下半度多的地方，而上部边缘处在低于没有折射时的实际位置半度左右的地方，因此这时候看到的太阳的垂直高度要比太阳在头顶上时的宽度稍微窄一些。

日落晚霞

当太阳位于地平线上时看起来好似一个椭圆，因为折射作用产生的水平宽度缩短很小。对于一个很大的空间来说，太阳处在很大仰角的位置上，这时太阳显示的真正角宽度为0.5弧度。但落下时，太阳和地平线之间的空间缩小了，这时的太阳看上去好像变大了。

夕阳

⑸太阳离我们最近的时间

晴空万里

太阳是早晨离我们近些呢，还是中午、晚上离我们近些呢？

事实上，早晚看到的太阳通常比中午要大，这是人们产生的错觉；中午比早晚热不是中午的太阳离我们更近，而是由于中午阳光直射，在大气里走过的路程较短，热量被吸收得少。

科学小知识

太阳会烧坏地球吗？

万物的生长都离不开阳光，温暖的阳光给了地球无限生机。但是太阳最终也会由盛而衰。太阳大部分是由氢气组成的。太阳中心的压力很大，有2500亿个大气压，在这么大的压力下，太阳内部不断发生核聚变反应，释放出大量的能量。由于内部的热核反应产生高温，才使得太阳不断地燃烧。

太阳现在正处于稳定的壮年期，但是50亿年之后，太阳的能量就会消耗完。到那时，太阳内部热核反应的燃烧圈已经接近太阳的半径，燃烧过的中心部分将发生塌陷，同时产生大量能量，进一步加速内部的热核反应，并且使太阳外部急剧膨胀，成为一颗红巨星，比现在的太阳更大、更亮、更热，这样它就会吞掉太阳附近的几个行星，如水星、金星和人类居住的地球。

我们虽然不会经历这场50亿年之后的浩劫，但我们渴望人类不断发展利用新的科学技术，留住太阳，让它继续温暖人间并造福后人。

在中午和早晚的时候，人们观测太阳的距离是不同的，原因很多：第一，地球是球形，不断地自转。如果地球除了自转没有其他运动，而且自转轴与太阳和地球间的直线垂直，那么对于生活在赤道上的人来说，中午太阳总比早晚近，也就是说近到距离相当于地球的半径。第二，地球纬度的不同，早晚、中午的太阳离人们的距离各不相同。纬度愈大即离赤道愈远，这样的话，太阳在中午和早晚的距离差愈小。第三，地球除自转外，也绕太阳公转，自转轴和公转轴成23．5°角。自转轴的方向变化很慢，因此中午太阳在天空的高度一年内不断变化。第四，地球公转轨道呈椭圆形，地心和日心的距离因此逐日变化。第五，同一天的日出日落时间随纬度不同而不同，日出日落的时间在一年中又是逐日变化的。第六，地心和日心最接近的日期并不固定，因为地球自转轴方向变化很慢。

没有大气的保护，山顶光线很强

另外，行星引力对地球公转轨道还产生影响。考虑到以上原因，人们可以推出适当的公式来计算中午和早晚太阳与观测者的距离差。

所以，人们应该根据科学的方式来判断太阳什么时候离我们近，千万不要被表面现象所蒙蔽。

科学小知识

太阳能制冷

工业上常常利用太阳能来降低容器（如冰箱等）内的温度的方法。制冷方式通常有吸收式、压缩式、半导体式及电磁振荡式等几种。除了吸收式以外，其他三种都要用电作能源。吸收式是用加热方式使氨循环工作原理来制冷的，利用太阳能来作加热的能源。

太阳能制冷装置主要由集热器、氨发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器等组成，特点是将集热器和氨发生器组成一个整体。集热器吸收太阳光的热量加热氨发生器，发生器里的氨水溶液（淡氨）受热后，即蒸发成为气体，从管道进入冷凝器，蒸气即被凝聚、液化成为氨液（浓氨）；氨液从管道进入冰箱里的蒸发器，在蒸发器里受热膨胀，又蒸发成为蒸气；在膨胀蒸发过程中，大量吸收冰箱里的热量，从而使冰箱里的温度降低；蒸气在完成制冷任务后进入吸收器，被吸收器里的水溶液吸收，再送回氨发生器里。如此不断地循环操作，可以使冰箱内冷却到一定的温度。

太阳能制冷一般不使用在运动的机械上，运行时没有机械的噪声，而且人们需要制冷的季节正好是太阳辐射最强的时候。如果配用燃气、电热、煤油等其他加热设备装置，则在阴天也可照常制冷。