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星體有沒有大氣層通常由自身質量的大小,有沒有磁場,和距離恆星的遠近等因素所決定的。在衛星,行星和恆星中,通常質量越大的天體,越容易有大氣層。很多行星都有大氣層,恆星比行星都大得多,當然都有大氣層了。
太陽系的八大行星中,除了水星之外都有大氣層,只是大氣層厚薄不一而已,水星沒有大氣層,是因為距離太陽太近而且沒有磁場,被太陽風給吹掉了,火星的大氣層非常稀薄,大氣壓只有地球的0.8%左右,主要原因也是由於火星沒有磁場,在太陽風的吹拂下也變得稀薄。但是個頭最大的木星卻有著濃厚的大氣層,而且厚達幾千公里,最下面的大氣壓,甚至將氫氣都壓成了液態,以至於木星有了一個液態氫的海洋。
然而木星的大氣層和太陽比起來就差得更遠了。太陽是太陽系中的唯一恆星,其大氣層的厚度遠超木星,天文觀測發現太陽的大氣層厚達幾十萬公里,當發生耀斑的時候,其大氣層外延甚至能延伸到數百萬公里。然而如果將太陽圈和日鞘也算在內的話,那麼可以說八大行星都在太陽系大氣層中穿行,因為日鞘的最遠距離到達了冥王星之外,將不少柯伊伯帶天體都囊括在內。
在太陽大氣層的結構上,天文學家們認為太Sunny球以上的部分可統稱為太陽大氣層,整個電磁波頻譜都可以觀察出其可分為5個主要的部分:溫度極小區(光球層)、色球、過渡區、日冕、和太陽圈。可能很多朋友不理解太陽圈是怎麼回事,它其實是太陽大氣層最稀薄的外緣,延伸到冥王星軌道之外與星際物質交界,其交界處就稱為日鞘,產生於太陽表面的太陽風在這裡形成激波前緣,這裡也是太陽風在太陽前進的方向上所能到達的最遠的區域,不過在背離太陽前進的方向上,太陽風則可以吹拂得更遠。
我們通常所說的太陽大氣層,指的是從裡向外的光球層、色球層和日冕層,對流層上面的太陽大氣,稱為太Sunny球。光球層是一層不透明的氣體薄層,厚度約500千米。它確定了太陽非常清晰的邊界,幾乎所有的可見光都是從這一層發射出來的。
在光球層、色球層、日冕這些層面中,太陽大氣層有一個溫度上的奇特現象,就是越靠向太陽內部溫度越低,而越向外面溫度越高。太陽表面的溫度大致為5600℃,而大氣的溫度在光球500km之上的色球邊緣溫度最低,約4500攝氏度,色球位於光球之上。厚度約2000千米。本來太陽的溫度分佈從核心向外直到光球層都是逐漸下降的,但到了色球層,卻又反常上升,到色球頂部時已達幾萬度。然後向上隨高度增長,溫度也越來越高,在1萬公里高度的日冕區底層邊界,溫度已達到100萬攝氏度以上。
關於太陽日冕層的溫度為啥那麼高的問題?目前科學界還沒有明確的答案,不過一些已有的理論可以對此作出一定程度的解釋,如聲波加熱模型,介紹了激波對於日面層溫度提高的作用,還有一些關於電磁場的理論,如阿爾芬磁波和共旋磁場等。
前段時間,美國航空航天局發射了"帕克"太陽探測器,目前它正在奔向金星,之後將藉助金星的引力奔向太陽,這是人類歷史上首個近距離接觸太陽的探測器。在接下來的7年中,這顆探測器將繞太陽飛行24 圈,其最近的時候,距離太陽將只有610萬千米,只相當於太陽直徑的四倍多,它將在太陽的日冕外圍收集資訊,在這裡,太陽輻射的溫度仍然高達數萬攝氏度,但是由於太陽風粒子比較稀薄,實際感受的溫度並沒有那麼高,而是在1400℃左右,不過由於帕克太陽探測器攜帶了保溫效能極佳的碳奈米防護層,其內部工作區域的溫度將只有30℃左右,所以不必擔心它會被燒燬。
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恆星也有大氣層,不過它的形態跟我們所說的行星的大氣層,是很不一樣的。
太陽的表面,當然不是像我們地球這樣堅實的岩石地面(土壤是粉碎的石頭),是我們所看到那一層,叫光球層。表面和之下(內部),是能夠跟光發生強烈相互作用的高溫高壓緻密等離子體,光是不自由的。在表面出,光獲得了自由,以光速奔向宇宙空間。所以這個表面得名,光球層,看上去好像Sunny是從這裡出發的。
太陽的大氣層叫日冕,當然在日冕底部,光球層上方,還有一個很薄的色球層,我們所看到的很多現象,比如太陽耀斑、日珥、針狀物,都是發生在色球層。
太陽大氣層有很強的磁場,很高的溫度。太陽表面光球層只有不到6000度,但外面的色球層高達上萬度,日冕更高達百萬度,這實在令人覺得奇怪啊!強磁場和高溫之謎,至今未解。
我們的大氣層,是被地球引力拉住的一層氣體。在高層稀薄處,有些氣體會逃逸到太空裡去。不過太陽、恆星的大氣層啊,它們都是拼命在往外跑!因為恆星本身是高溫,不停地向外散發著能量,從而驅使著大氣層裡的物質往外跑。恆星本身更會直接噴射出大團的物質,在太陽裡叫日冕物質拋射。如果這些物質直接甩向我們地球,會對地球周圍的電磁、輻射環境(也叫太空天氣)造成強烈影響。剛剛還看到新聞,天文學家們已經直接觀測到星冕物質拋射!