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太阳的构造
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大家在平常的工作中经常用到一些诸如太阳、太阳能、太阳常数、辐射、传导等等名词术语，我们搜集整理了一些资料，在今后的几期《桑乐文化》中会陆续刊登，希望大家共同学习共同进步。本期我们来了解一下太阳的构造，太阳蕴藏的巨大能量从何而来。
太阳是太阳系中最大的一颗恒星，也是离地球最近的一颗恒星。太阳是一个炽热的气态球体，它的直径约为1.39×106公里，质量约为2.2×l027吨，为地球质量的3.32×105倍，体积则比地球大1.3×106倍，平均密度为地球的1/4。压力为3000亿个大气压，表面平均温度为6000℃。其主要组成气体为氢（约80％）和氦（约19％）。
由于太阳内部持续进行着氢聚合成氦的核聚变反应，所以不断地释放出巨大的能量，并以辐射和对流的方式由核心向表面传递热量，温度也从中心向表面逐渐降低。由核聚变可知，氢聚合成氦在释放巨大能量的同时，每1g质量将亏损0.00729。根据目前太阳产生核能的速率估算，其氢的储量足够维持600亿年，因此太阳能可以说是用之不竭的。地球每年接受来自太阳的能量约为1.51×1018
kW·h，相当目前全世界每年消耗总能量的数万倍，实际上真正到达地球表面只有8.5×1016 kW·h。
太阳的结构如上图所示。在太阳平均半径23％（0.23R） 的区域内是太阳的内核，其温度约为8×106～4×107K，密度为水的80～100倍，占太阳全部质量的40％，总体积的15％。这部分产生的能量占太阳产生总能量的90％。氢聚合时放出γ射线，当它经过较冷区域时由于消耗能量，波长增长，变成X射线或紫外线及可见光。从0.23～0.7R的区域称为"辐射输能区"，温度降到1.3×105K，密度下降为0.079g/
cm3。0.7～1.0R之间称为"对流区"，温度下降到5×103K，密度下降到10-8g/cm3。
太阳的外部是一个光球层，它就是人们肉眼所看到的太阳表面，其温度为5762K，厚约500km，密度为10-6g/cm3，它是由强烈电离的气体组成，太阳能绝大部分辐射都是由此向太空发射的。光球外面分布着不仅能发光，而且几乎是透明的太阳大气，称之为"反变层"，它是由极稀薄的气体组成，厚约数百公里，它能吸收某些可见光的光谱辐射。"反变层"的外面是太阳大气上层，称之为"色球层"，厚约1～1.5×104公里，大部分由氢和氦组成。"色球层"外是伸入太空的银白色日冕，温度高达1百万度，高度有时达几十个太阳半径。
从太阳的构造可见，太阳并不是一个温度恒定的黑体，而是一个多层的有不同波长发射和吸收的辐射体。不过在太阳能利用中通常将它视为一个温度为6000K，发射波长为0.3～3μm的黑体。
备注：文章中讲到太阳是一个温度为6000K，发射波长为0.3～3μm的黑体，用到一个温度度量单位"K",下面解释一下经常使用的三个温度度量单位：摄氏度、开氏度、华氏度。
1、"摄氏度"是目前世界上使用比较广泛的一种温标，它是18世纪瑞典天文学家摄尔维斯提出来的，他把沸点定为一百度，冰点定为零度。摄氏度，用符号"℃"表示。
2、开氏度用符号"K"表示，零下273.16摄氏度为０开氏度，即绝对零度。1开氏度=1摄氏度，它与摄氏度之间的换算关系为K＝C-273.16。常在计算太阳的黑体辐射，宇宙微波辐射等科学研究中使用。
3、华氏度用字母"F"表示。在美国的日常生活中，多采用这种温标。它规定在一大气压下水的冰点为32度，沸点为212度。它与摄氏温度（℃）之间的换算关系为F=9/5℃+32,或℃=5/9(F-32)
培训中心 许美荣 |
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