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太陽究竟有多大?告訴你所不知道的太陽

我們每天都會看見太陽,它每天都會東升西落,反反覆復。太陽帶給我們了光和熱,促使萬物生長。那麼問題來了,太陽究竟有多大呢?

在太陽系中,我們的太陽無疑是個「龐然大物」,但在銀河係數以千億計的恆星中,它只是個中等大小的恆星。

太陽X1.4級耀斑(太陽動力學觀測台攝於2012年7月12日東部夏季時間00點45分在304埃波長段拍攝到的圖片,成色為紅色,顯示溫度為在50,000開爾文的範圍。)

(Image:© NASA/SDO/AIA)

太陽的半徑、直徑與周長

太陽的形狀,幾乎是一個完美的球體。太陽的赤道直徑與極點直徑僅差6.2英里(約為10公里)。太陽的平均半徑為432,450英里(約為696,000公里),直徑為864,938英里(約合1,392,000公里)。這也就意味着,你將109個地球並排擺在一起才有太陽那麼寬。太陽的周長大約為2,713,406英里(約為4,366,813公里)。

大約109個地球並排才有太陽那麼寬大

雖說太陽在太陽系內是當之無愧的老大,但與其他恆星相比,它也只能算是個「弟弟」。參宿四這顆紅巨星就比太陽大700多倍,比太陽亮14,000多倍。

「我們找到了一些恆星比太陽的直徑長100多倍。那些恆星可以稱為『巨無霸』,」美國宇航局(NASA)在其網站上寫道。「但是,我們也見過那些只有太陽十分之一大小的恆星。」

美國宇航局(NASA)太陽科學家艾列克西•楊(C. Alex Young)稱,倘若太陽是一個空心球體,需要一百萬個地球才能將其填完。

即便如此,太陽有可能比人們之前所設想的還要巨大和明亮。作為工程師和日食研究者的澤維爾•朱比耶(Xavier Jubier)創建了日月食的模型來準確預測日食發生時,月球的陰影將在何處掃過。但當他將現場照片和歷史觀測記錄與模型做匹配時發現,只有將太陽的半徑再增加數百千米時,精測出的食變形狀才有意義。

即便是美國宇航局的太陽動力學觀測台這樣的項目,或是帶內行星掠日測算方法,也沒法求得太陽半徑最精確的數值。

「你可能會想,測量太陽大小的方式不就是拿尺子量一量圖片里太陽的大小再做個推算嗎?但實際上比這難得多。太陽動力學觀測台的測算達不到這樣精確的程度,」美國宇航局研究人員厄尼•懷特(Ernie Wright)在Space.com說道。「同樣的道理,當水星或金星凌日的時候,也沒法據此獲得最準確的數據。」

懷特稱,各種學術論文所使用不同的計算模型,其結論也相差了930英里(約合1500公里)之多。

這也就意味着想要勾畫下次日食路徑的輪廓會有難度。

朱比耶稱:「當然,這對多數人而言無足輕重,毫無影響。但對我們研究人員而言,越接近真相的時候反而越容易失去真相。」

太陽的質量與體積

太陽的總體積為1.4 x1027立方米。大約需要130萬個地球才能把太陽「填滿」。太陽的質量達1.989 x1030千克,大約是地球的333000倍。太陽佔據了整個太陽系99.8%的質量,《行星科學》(Planetary Science)的作者伊姆克•德•帕特(Imke de Pater)與傑克•J•利索爾(Jack J. Lissauer)則稱太陽系就是「太陽再加一些碎屑。」

太陽的總質量約1988.5億億億噸,是地球的33萬倍,約佔太陽系總質量的99.8632%,看起來不可思議,行星、衛星、彗星等等其它太陽系內所有天體的總質量居然才占約0.14%!

但是,太陽的質量也不是萬年不變的。隨着時間流逝,太陽風會帶走太陽的部分質量。據天文學家菲爾•普萊特(Phile Plait)在其博客「邪惡的天文學」(Bad Astronomy)中寫道,每秒太陽風就會帶走大約150萬噸左右的質量。

同時,在太陽的內部,質量轉化成了太陽能。普萊特稱,在太陽內部每秒就有400萬多噸的物質轉化為能量。

普萊特估計,在太陽至今為止45億年的生命中,總共已經喪失了大約1024噸的物質,大約有100多個地球那麼重。雖然這個數字看似巨大,但也只不過是太陽總質量的0.05%而已。

太陽與紅巨星對比圖。該紅巨星半徑為太陽的5倍。

(Image:© Paul Beck(KU Leuven, Belgium))

有沒有比太陽更大的恆星呢?

答案是絕對有的!天狼星是我們地球夜空所見最為明亮的恆星,其半徑約為太陽的1.711倍,如下圖所示。

盾牌座UY,是一顆位於盾牌座的紅色超巨星。這顆恆星是至今人類已知體積最大的恆星,超越過往被視為體積最大的恆星大犬座VY,約為1708±192倍太陽半徑,如圖所示。

黃矮星

按照分類,太陽是一顆G型主序星,或稱G型矮星,亦可稱為黃矮星。實際上,和其他G型星一樣,太陽是一顆白色的恆星,但我們透過大氣層看去卻是黃顏色的。

太陽是黃矮星的標準範例。

通常,恆星壽命越長就變得越大。科學家們認為,五十億年後,太陽將用完其中心所有的氫元素。屆時,太陽將膨脹成紅巨星,體積將越過帶內行星的軌道,地球也不能幸免於難。太陽內部的氦元素在極高的溫度下變為碳元素,碳則會與氦合成為氫。這些元素將在太陽的中心集聚。一段時間後,太陽的外層將逐漸剝落,形成行星狀星雲,並留下它的「屍體」——一顆充斥着碳和氫的白矮星。它會變成如地球一般大小,密度極大,溫度極高。

太陽在很多方面都非常獨特,其中最能使它從眾恆星中脫穎而出的——那就是太陽是一個單星系統。絕大多數恆星都有伴星,其中有些是三星甚至是四星系統。

但單星系統並不多見。新的研究表明所有恆星可能一開始都有一顆伴星。太陽的伴星與太陽可能曾是一個遠距雙星系統,其與太陽的距離可能比日海距離還遠上17倍,因此,太陽的伴星也很容易脫離太陽的引力而去。

「這種學說(指恆星誕生時多有伴星)以前也有學者提及。但問題是:到底有幾顆伴星呢?」該研究的第一作者薩拉•薩達維(Sarah Sadavoy),一位美國宇航局在史密松天體物理台的哈勃望遠鏡小組成員,這樣寫道,「基於我們的簡單模型,我們可以說幾乎所有的恆星在形成時都有伴星的存在。」

責任編輯: 王和   來源:天文在線 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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