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匿名使用者 發問時間: 科學天文與太空 · 1 0 年前

太陽光球與色球:溫度是多少?

太陽本體是光球層,外側有色球層…光球與色球:溫度是多少?       

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  • 1 0 年前
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    一、光球層:

    光球層是太陽大氣的最底層,厚度約為500公里,密度只有地球海平面氣體密度的千分之一(10-10 g/cm3),溫度約為5800K,輻射最強的部分為可見光。光球層以上的氣體密度太低,無法釋放出足夠的光子,也無法阻止由光球層輻射出的可見光逃離太陽表面。在光球層下面的氣體密度大、溫度高,輻射出較多光,但卻因光球層的存在而無法直接偵測。光球層不透光(opaque)與所含負氫離子(H-)有關。光球層的溫度足以游離一些原子,因此氣體中含有許多的自由電子。中性的氫原子捕獲一個自由電子形成負氫離子(其結構鬆散,幾乎任何光子皆有足夠的能量將電子移走),負氫離子易吸收光子,故在光球層之下產生的光子不易脫逃。

    太陽光譜主要為光球光譜,為一明亮的連續光譜,包含2000A 的近紫外波段至105 A的紅外波段,占太陽總輻射量的99.9%。連續光譜是由負氫離子產生的,當氫原子捕獲一個自由電子時,會釋放出多餘的能量,而這些能量的釋放是連續的,因此產生連續光譜。在連續光譜上有約二萬條吸收線,幾乎全部在光球層中產生。由吸收線了解太陽大氣的成分及含量,已認證出氫、鐵、鎂、鋁、鈦、鉻、鎳、鈉……等。氦這個元素首先就是在太陽光譜中發現的,因此其英文名helium便取自太陽的字根helio。至於太陽光譜中低於2000A 的紫外、遠紫外、X射線、遠紅外和射電波段的輻射,則是由色球層和日冕所產生的。

    光球層的溫度隨高度而不同,從內而外溫度約從8000K降至4000K。光球層的光來自不同溫度區域輻射光的混合,但主要來自中心6000K 的區域。

    光球層各部份亮度很不均勻,約由400萬顆米粒組織所構成。由光譜的都卜勒位移測出米粒組織中心是翻湧上升的熱氣體,將熱能散發後,再降回太陽內部,其升降速度約為1公里/小時。此外還存在一種超米粒組織,直徑約為30000公里,包含300個以上的米粒組織,存在的時間約為24小時。由超米粒組織的中心和邊緣的垂直速度證實超米粒組織亦由對流所引起,為光球層下方較深處的大型對流層氣泡的表面現象。依日震學的研究推測顯示,在超米粒組織之上尚有更大型的對流層氣泡藏於對流層深處。

    二、色球層:

    色球層為太陽大氣的中間層,厚度約10000公里,氣體稀薄,約10-12克?釐米3。在日全食開始的幾秒內,太陽光譜由光球層的吸收譜線快速的轉為色球的發射譜線,稱為閃光譜(flash spectrum)。光球層的底層最亮,發射譜線中有氫的巴耳曼譜線和中性氦線,溫度在10000K以上;當月影遮住色球層底層時,發現中層的氫線減少,游離的氦線、鐵線和鈦線出現,溫度至少20000K以上;當月影遮掉中層時,可看到高度游離的弱譜線(如鈣、鐵、鍶),溫度極高,光球層頂可高達一百萬度。研究色球層譜線也可以知道光球層的密度分布,在光球層的底層密度約地球海平面氣體的10-4,幾乎真空的上層約10-13。針狀體的直徑約100至1000公里,以每秒25公里的速度從色球噴出可達12000公里的高度,使色球物質伸展至日冕區,但因噴射速度低於太陽逃脫速度,大部分又落回色球層,其餘可補償日冕由於太陽風所損失的質量。在太陽盤面邊緣,針狀體看似大草原般地聚在一起;而在太陽盤面中心,針狀體分散在超米粒組織四周。

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