太陽的成因與體積有哪些
太陽的成因與體積有哪些
太陽是位于太陽系中心的恒星，它幾乎是熱等離子體與磁場交織著的一個(gè)理想球體。很多人會好奇太陽的形成過程，下面就讓學(xué)習(xí)啦小編來給你科普一下太陽是如何形成的。
太陽形成的過程
太陽是在大約45.7億年前在一個(gè)坍縮的氫分子云內(nèi)形成。太陽形成的時(shí)間以兩種方法測量：太陽目前在主序帶上的年齡，使用恒星演化和太初核合成的電腦模型確認(rèn)，大約就是45.7億年。這與放射性定年法得到的太陽最古老的物質(zhì)是45.67億年非常的吻合。太陽在其主序的演化階段已經(jīng)到了中年期，在這個(gè)階段的核聚變是在核心將氫聚變成氦。每秒中有超過400萬噸的物質(zhì)在太陽的核心轉(zhuǎn)化成能量，產(chǎn)生中微子和太陽輻射。以這個(gè)速率，到目前為止，太陽大約轉(zhuǎn)化了100個(gè)地球質(zhì)量的物質(zhì)成為能量，太陽在主序帶上耗費(fèi)的時(shí)間總共大約為100億年。
太陽沒有足夠的質(zhì)量爆發(fā)成為超新星，替代的是，在約50億年后它將進(jìn)入紅巨星的階段，氦核心為抵抗引力而收縮，同時(shí)變熱;緊挨核心的氫包層因溫度上升而加速聚變，結(jié)果產(chǎn)生的熱量持續(xù)增加，傳導(dǎo)到外層，使其向外膨脹。當(dāng)核心的溫度達(dá)到1億K時(shí)，氦聚變將開始進(jìn)行并燃燒生成碳。由于此時(shí)的氦核心已經(jīng)相當(dāng)于一個(gè)小型“白矮星”(電子簡并態(tài))，熱失控的氦聚變將導(dǎo)致氦閃，釋放的巨大能量使太陽核心大幅度膨脹，解除了電子簡并態(tài)，然后核心剩余的氦進(jìn)行穩(wěn)定的聚變。從外部看，太陽將如新星般突然增亮5～10個(gè)星等(相比于此前的“紅巨星”階段)，接著體積大幅度縮小，變得比原先的紅巨星暗淡得多(但仍將比現(xiàn)在的太陽亮)，直到核心的碳逐步累積，再次進(jìn)入核心收縮、外層膨脹階段。這就是漸近巨星分支階段。
地球的命運(yùn)是不確定的，當(dāng)太陽成為紅巨星時(shí)，其半徑大約會是現(xiàn)在的200倍，表面可能將膨脹至地球現(xiàn)在的軌道——1AU(1.5×10m)。然而，當(dāng)太陽成為漸近巨星分支的恒星時(shí)，由于恒星風(fēng)的作用，它大約已經(jīng)流失30%的質(zhì)量，所以地球的軌道會向外移動。如果只是這樣，地球或許可以幸免，但新的研究認(rèn)為地球可能會因?yàn)槌毕南嗷プ饔枚惶柾淌傻?。但即使地球能逃脫被太陽焚毀的命運(yùn)，地球上的水仍然都會沸騰，大部分的氣體都會逃逸入太空。
即使太陽仍在主序帶的現(xiàn)階段，太陽的光度仍然在緩慢的增加(每10億年約增加10%)，表面的溫度也緩緩的提升。太陽過去的光度比較暗淡，這可能是生命在10億年前才出現(xiàn)在陸地上的原因。太陽的溫度若依照這樣的速率增加，在未來的10億年，地球可能會變得太熱，使水不再能以液態(tài)存在于地球表面，而使地球上所有的生物趨于滅絕。
繼紅巨星階段之后，激烈的熱脈動將導(dǎo)致太陽外層的氣體逃逸，形成行星狀星云。在外層被剝離后，唯一留存下來的就是恒星炙熱的核心——白矮星，并在數(shù)十億年中逐漸冷卻和黯淡。這是低質(zhì)量與中質(zhì)量恒星演化的典型。
太陽的質(zhì)量體積
太陽是一個(gè)巨大而熾熱的氣體星球。知道了日地距離，再從地球上測得太陽圓面的視角直徑，從簡單的三角關(guān)系就可以求出太陽的半徑為69.6萬千米，是地球半徑的109倍。由此可以算出太陽的體積為地球的130萬倍。
天文學(xué)家根據(jù)開普勒行星運(yùn)動的第三定律，利用地球的質(zhì)量和它環(huán)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑及周期，還可以推算出太陽的質(zhì)量為1.989×10³⁰千克，這個(gè)質(zhì)量是地球的33萬倍。并且集中了太陽系99.86%的質(zhì)量。但是，即使這樣一個(gè)龐然大物，在茫茫宇宙之中，卻也不過只是一顆質(zhì)量中等的普通恒星而已。
由太陽的體積和質(zhì)量，可以計(jì)算出太陽平均密度為1.409克/厘米³，約為地球平均密度的0.26倍。太陽表面的重力加速度等于2.7398´10厘米/秒，約為地球表面重力加速度的28倍，如果一個(gè)人站在太陽表面，那么他的體重將會是在地球上的20倍。太陽表面的逃逸速度約617.7公里/秒，任何一個(gè)中性粒子的速度必須大于這個(gè)值，才能脫離太陽的吸引力而跑到宇宙空間中去。
太陽所處的位置
太陽只是宇宙中一顆十分普通的恒星，但它卻是太陽系的中心天體。太陽系中，包含我們的地球在內(nèi)的八大行星、一些矮行星、彗星和其它無數(shù)的太陽系小天體，都在太陽的強(qiáng)大引力作用下環(huán)繞太陽運(yùn)行。太陽系的疆域龐大，僅以冥王星為例，其運(yùn)行軌道距離太陽就將近40個(gè)天文單位，也就是60億千米之遙遠(yuǎn)，而實(shí)際上太陽系的范圍還要數(shù)十倍于此。
但是這樣一個(gè)龐大的太陽系家族，在銀河系中卻僅僅只是十分普通的滄海一粟。銀河系擁有至少1000億顆以上的恒星，直徑約10萬光年。太陽位于銀道面之北的獵戶座旋臂上，距離銀河系中心約30000光年，在銀道面以北約26光年，它一方面繞著銀心以每秒250公里的速度旋轉(zhuǎn)，周期大概是2.5億年，另一方面又相對于周圍恒星以每秒19.7公里的速度朝著織女星附近方向運(yùn)動。太陽也在自轉(zhuǎn)，其周期在日面赤道帶約25天;兩極區(qū)約為35天。
太陽正在穿越銀河系內(nèi)部邊緣獵戶臂的本地泡區(qū)中的本星際云。在距離地球17光年的距離內(nèi)有50顆最鄰近的恒星系(距離最近的一顆恒星是紅矮星，被稱為比鄰星，距太陽大約4.2光年)，太陽的質(zhì)量在這些恒星中排在第四。太陽在距離銀河中心24000至26000光年的距離上繞著銀河公轉(zhuǎn)，從銀河北極鳥瞰，太陽沿順時(shí)針軌道運(yùn)行，大約2億2500萬至2億5000萬年繞行一周。由于銀河系在宇宙微波背景輻射(CMB)中以550公里/秒的速度朝向長蛇座的方向運(yùn)動，這兩個(gè)速度合成之后，太陽相對于CMB的速度是370公里/秒，朝向巨爵座或獅子座的方向運(yùn)動。
在南門二(比鄰星所在的三合星系統(tǒng))的位置觀看我們的太陽時(shí)，太陽則會成為仙后座中一顆視星等為0.5等的恒星。大體來說，仙后座的外形將會從\/\/變成/\/\/，太陽將會位在仙后座ε星的尾端。
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