描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787557658298
太阳是从哪儿来的？
太阳离我们到底有多远？
太阳有多重？
太阳到底有多大？
亿万年来太阳如此温暖闪耀，能量是从哪儿来的？
为什么太阳活动具有周期性？
太阳风暴会干扰人类的美好生活吗？
太阳耀斑爆发会毁灭我们的地球吗？
这一切书中均有答案，让我们跟随中科院谭宝林教授一起去探寻太阳的奥秘。
在这本《太阳之美——一颗恒星的过去、现在和未来》一书里，作者精选了 100 个问题，分七个部分进行介绍：太阳的前世今生、如何观测太阳、太阳的内部结构、太阳的外部大气、太阳活动、太阳风暴以及太阳的未来。每一个问题大概用千字左右的篇幅，力求简明通俗、准确真实地将有关问题的来龙去脉介绍清楚，尽可能将科学家们*的研究成果和存在的问题呈现给大家。
章 太阳的前世今生
002 太阳的传说
005 为什么太阳与众不同？
008 太阳在哪里？
012 太阳是从哪里来的？
016 太阳离我们有多远？
019 太阳有多大？
022 如何知道太阳的总质量有多少？
025 太阳的能量是从哪儿来的？
028 太阳有多热？
030 为什么核聚变反应没有引起太阳爆炸？
035 太阳是由什么物质组成的？
038 太阳上有暗物质吗？
第二章 如何观测太阳？
042 为什么从早到晚太阳的颜色不一样？
045 如何观测太阳？
047 太阳望远镜有哪些？
051 为什么太阳光学望远镜总是建在湖边？
053 为什么射电日像仪要建在偏远的草原上？
056 如何测量太阳磁场？
060 如何测量太阳表面物质流动的速度？
062 为什么观测日全食？
066 为什么不同的日全食，时间长短不同？
068 贝利珠是怎么形成的？
070 什么叫日冕仪？
076 为什么要到太空中去观测太阳？
078 如何探测太阳中微子？
081 为什么我们还要继续探测太阳中微子？
第三章 太阳的内部结构
086 太阳核心区有多大？
088 什么叫太阳辐射带？
090 太阳对流层是怎么形成的？
092 太阳磁场是如何产生的呢？
094 什么叫磁制动？
097 太阳磁通量管是怎么形成的？
101 什么叫太阳子午环流？
103 太阳上有个发电机吗？
105 什么是标准太阳模型？
107 什么是非标准太阳模型？
109 太阳米粒组织是如何形成的？
111 超米粒组织是什么？
113 太阳上也有地震吗？
第四章 太阳的外部大气
118 太阳大气是什么样的？
122 什么叫太阳光球？
124 太阳表面的边缘在哪里？
126 太阳色球是什么样的？
128 什么叫太阳针状体？
131 什么叫太阳过渡区？
133 什么叫日冕？
136 散射日冕和发射日冕有何不同？
139 日球层是什么样的呢？
141 日冕中真的有个大洞吗？
143 临边昏暗是怎么形成的？
145 临边增亮又是怎么回事呢？
147 为什么太阳日冕比光球热？
151 宁静太阳一定是宁静的吗？
第五章 太阳活动
158 为什么太阳黑子是暗的？
160 太阳黑子是怎么形成的？
162 太阳黑子里面是什么？
166 埃维谢德流是怎么形成的？
168 什么叫埃勒曼炸弹？
170 什么叫日浪？
172 日珥是怎么形成的？
176 什么叫光斑？
178 什么叫太阳活动区？
182 什么叫磁重联？
185 什么是太阳耀斑？
189 太阳耀斑的能量从哪里来？
193 什么叫白光耀斑？
195 什么是微耀斑？
199 感应耀斑是如何激发的呢？
202 什么叫阿尔芬波？
206 太阳交响乐是怎么回事？
210 什么叫磁激波？
213 太阳色球如何蒸发？
215 太阳大气中喷流是如何形成的？
218 什么叫日冕物质抛射？
224 太阳射电爆发和其他波段爆发有何不同？
227 太阳射电Ⅲ型爆是如何形成的？
230 太阳射电尖峰爆发是如何形成的？
233 太阳微波斑马纹结构是如何形成的？
236 什么叫太阳活动周？
240 太阳活动有哪些周期性？
243 什么叫太阳龙卷风？
247 太阳高能粒子是怎么产生的？
250 强太阳高能粒子事件
第六章 太阳风暴
254 什么叫太阳风暴？
256 太阳耀斑可以预报吗？
260 什么是太阳风？
265 如何探测在行星际空间传播的太阳风？
269 太阳风是如何被加速的？
273 极光是如何形成的？
276 地面太阳宇宙线事件是怎么回事？
279 什么是范艾伦辐射带？
281 太阳风暴如何影响我们的通信与导航？
284 太阳风暴会影响我们的电力输送吗？
286 太阳风暴如何影响航空航天活动？
289 太阳风暴如何影响军事活动？
292 卡林顿事件是怎么回事？
294 什么叫空间天气学？
第七章 太阳的未来
298 太阳爆发能导致地球的末日吗？
302 太阳的寿命有多长？
305 太阳终的结局是什么？
309 后 记
太阳的传说
古代的人们来说，太阳是天地万物间神秘的存在了：它每天早上从东方地平线上辉煌地升起，带给人类一天的光明；傍晚在西边天际黯然落下，带走后一片晚霞。它是如此的灿烂辉煌，和人类的生活密切相关，它又是那么的遥远而不可即。它来了，带来了温暖和勃勃生机；它走了，大地重归黑暗、寂寥。有了它，才有了人类家园的万物生长、繁茂昌盛。因此，自古以来，太阳一直是人们顶礼膜拜的对象，世界各地都有各种或神秘，或浪漫的关于太阳的传说。
在中国的古老传说里，先民们把祖先炎帝尊奉为太阳神。不过，在《山海经》里，太阳神是羲和的儿子。羲和与上古帝生了十个儿子，他们住在东方大海的扶桑树上，十个儿子每天轮流在天上值日，这就是太阳了。因此，羲和也被称为“太阳之母”。后来，十个兄弟不满值日的先后次序，十日并出烘烤大地，以致世间酷热难熬、灾害连连。后羿不忍人间悲苦，替天行道，用神箭射杀了其中九个太阳，这便是“后羿射日”的由来。山东省日照市汤谷镇天台山中国太阳神祭坛遗址公园，有太阳神石、太阳神陵、观测天文的石质日晷、祭祀台、老母庙等。根据《山海经》《尚书》和《史记》记载，羲和族人祭祀太阳的地方很可能就是天台山，当地每年农历6月19日过太阳节的习俗由来已久。战国时期楚国著名诗人屈原写的诗篇《九歌》中的第七篇《东君》，这里的“东君”指的也是太阳。
为了认识和利用太阳，《山海经·海外北经》里有关于“夸父追日”的传说：“夸父与日逐走，入日；渴，欲得饮，饮于河、渭；河、渭不足，北饮大泽。未至，道渴而死。弃其杖，化为邓林。”关于这段传说，有一种解读是这样的：夸父为了弄清太阳在一年四季对农作物的影响，能够让人们熟悉大自然的规律以及合理利用阳光，拿着一根桃木棍儿从东至西测量日影规律以确定四季，再从黄河和渭河的涨水痕迹上标出洪水水位的变化规律，这样可以帮助人们合理安排农作物耕种。至于为什么夸父拿的是桃木棍儿，可能是古代人迷信，认为桃木可以避邪。如此说来，夸父或许就是中国古代农业科学家的先祖。
古希腊的神话里，有好几位太阳神。著名的便是阿波罗神（Apollo），全名为福玻斯·阿波罗（Phoebus Apollo），其中，福玻斯即为“光明、明亮”之意，他是万神之王宙斯与黑夜女神勒托（Leto）之子。第二位太阳神是赫利尤斯（Helius），他是真正的驾着太阳车的太阳神，是海佩瑞昂（Hyperion）与提亚（Thea）之子。赫利尤斯是个高大魁伟、英俊的美男子，身披紫袍，头戴光芒万丈的金冠，每天驾驶着太阳车从天空驶过，给世界带来光明。但是，许多神话中把赫利尤斯与阿波罗混同在一起了，一些关于赫利尤斯的故事往往都被移植到阿波罗身上了。第三位太阳神便是海佩瑞昂，他被认为是原始太阳球体的化身，也是希腊神话里早被提到的太阳神。
日本神话里，有天照大神一说。天照大神被认为是天地间的统治者和太阳女神，是神道教里的神，也被奉为日本天皇的始祖。古埃及神话中将太阳称为拉神，拉神不仅是造物主、众神之王，还教会人类创造发明，祛灾免邪，降福于人，因而深得人类的爱戴和颂扬，以至许多古埃及的法老也常常以“拉神”自居。
无须质疑，这些关于太阳的神话，有些是源于人类在蒙昧状态下的美好想象，有些则是源于统治阶级对自己粉饰的需要。它们都是缺乏严谨科学观测的产物。要真正了解太阳，必须从大量准确、严密的科学观测入手。自1609年意大利科学家伽利略发明望远镜以来，人类对太阳有了越来越深入的科学了解。
为什么太阳与众不同？
当夜幕降临，我们抬头仰望星空，浩瀚的星辰大海里有无数颗明亮的星星。我们知道，除了金星、水星、木星等少数几颗星星是我们太阳系里的行星外，其他星星几乎都是来自遥远的恒星——和我们的太阳一样的恒星。在这亿万颗恒星中，有的比我们的太阳大几倍、几十倍甚至上百倍，有的又比太阳还小许多，是太阳的几十分之一或几百分之一！因此，太阳仅仅只是宇宙中极为普通的一颗恒星。在天文学家对恒星进行统计分类的赫罗图上，太阳位于主序星的中部，是一颗颜色偏黄、质量偏小的G型矮星。那么，为什么唯独太阳（Sun）对我们这么重要呢？
我们生活的地球位于太阳系（Solar system），是太阳系中八大行星之一。按照其轨道距离太阳由近及远的顺序，太阳系的八大行星依次为：水星（Mercury）、金星（Venus）、地球（Earth）、火星（Mars）、木星（Jupiter）、土星（Saturn）、天王星（Uranus）、海王星（Neptune）。此外，还有谷神星（Ceres）、冥王星（Plato）等若干颗矮行星（Dwarf planet），火星和木星轨道之间还有数十万颗小行星，许多行星周围还有卫星。除此之外，还有大量的彗星（Comet）和流星体（Meteoroid）等小天体。但是，所有这些大行星、矮行星、小行星、卫星、彗星和流星体的质量加在一起，还占不到整个太阳系总质量的1%，剩下99%以上的质量都属于太阳。太阳是整个太阳系家族里的超级大王，是主宰。太阳的质量比太阳系其他任何成员的质量都要大1000倍以上，是地球的33万倍！从体积上说，太阳的半径是地球的109倍，体积是地球的130万倍。即使是太阳系的行星——木星，其体积也只有太阳的0.1%左右，质量还不到太阳的0.1%。
太阳强大的引力严格控制着太阳系各成员的运动，即使是质量比地球大300多倍的木星也必须乖乖地绕着太阳运动。当然啦，我们的地球也逃不出太阳的掌控，几十亿年以来也只能老老实实地绕着太阳运转。
太阳也是离我们近的恒星，距离地球只有1.5亿千米。如果用光年为单位来计算，只有大约0.000015光年。与此对比，离地球近的恒星——比邻星（半人马座α星）距离我们4.22光年，是太阳到地球距离的28万倍！天空中著名的亮星天狼星（大犬座α星）距离地球也有8.65光年之远，几乎是太阳到地球距离的60万倍！
正因为太阳离地球近，所以我们每天都能感受到太阳的温暖和光芒，地球上才有了四季变迁和万物生长。对于我们人类的家园地球来说，太阳为地球送来光和热，在地球大气层顶，每平方米面积上所接收到的太阳辐射能量高达1367瓦，而整个地球所接收到的总太阳能高达17亿亿瓦，比目前全世界所有发电站发出的电能总和还多100倍以上。因此，太阳是地球上一切生命之源，说“万物生长靠太阳”也毫不为过。
我们人类的家园——地球每时每刻都浸泡在来自太阳发射的电磁波辐射和各种高能粒子辐射的背景中。每时每刻都有太阳风（Solar wind）从我们的地球周围吹过。太阳上发生的任何变化，比如太阳耀斑（Solar flare）、日珥爆发（Filament eruption）、日冕物质抛射（Coronal mass
ejection）等剧烈活动现象，都对我们地球周边的环境产生物质和能量的输入，直接决定了地球及其周围空间环境及其变迁。太阳对我们的影响，是其他任何遥远的星星都无法比拟的。因此，我们说太阳是对人类生存产生影响的、为特殊的一颗恒星。
太阳在哪里？
们已经知道，地球不是宇宙的中心，太阳也不是宇宙的中心。我们人类家园——地球之外的空间，是一个广阔无垠的浩瀚星海，太阳仅仅只是其中毫不起眼的一颗星星而已。早上，太阳出现在我们的东边；傍晚，太阳运行到我们的西边。地球绕着太阳公转，公转一周为一年。太阳是太阳系的大王，可这个大王在宇宙中又位于什么位置呢？
首先，太阳位于银河系中。天文学观测表明，银河系是由2000亿～4000亿颗恒星构成的一个巨大的、高度扁平的恒星系统，整体形状类似于一个圆薄饼。薄饼的直径大约为16万光年，厚度大约为5000光年，称为银盘。银盘的中心平面称为银道面。银盘的中央是一个长轴大约为14000光年的椭球状的核球，是恒星分布高度密集的地方，核球的中心则是一个质量大约是太阳400万倍的巨型黑洞。综合光学、红外和射电观测资料，天文学家们发现，银盘是由4条旋臂构成的旋涡状结构。在旋臂上，恒星分布的密度较高；而在旋臂之间的区域，恒星分布的密度较少。在银盘周围有一个恒星分布比较稀疏的巨大的银晕，直径大约为30万光年。
在银河系中，太阳位于银盘上的一个旋臂上，该旋臂大约位于猎户座方向上。太阳与银河中心的距离大约是2.7万光年，距离银道面大约26光年（相对于整个银河系的尺度来说，26光年几乎可以忽略，因此，我们可以说太阳几乎就位于银道面上）。整个银河系也是在绕着银心旋转，图5近似显示了太阳在银河系中的位置和运动特点。从中可以看出，太阳在银河系中其实是近似沿着一条波浪状的环线轨道运动（如图中的蓝色粗线），其运动速度大约为每秒220千米；旋转一周的时间大约为2.5亿年。地球绕太阳公转的轨道，我们称为黄道（图中的红色环线示意）。黄道平面和银盘面几乎垂直。
事实上，在宇宙中还有无数的像银河系这样的星系，科学家们估计在宇宙中存在超过1000亿个类似于银河系的星系。每一个星系都是由几百亿到上万亿颗恒星、大量星际气体云和尘埃等构成。小的星系，即矮星系中大约有1000万颗恒星，而的巨型星系则拥有超过100万亿颗恒星。星系是构成宇宙的基本单元，也就是说每一个星系就像宇宙中的一个分子，银河系仅仅只是极其普通的一个。仙女座星系（科学家们给它的编号是M31）则是离银河系近的星系，距离大约254万光年，其体积大约是银河系的2倍。
根据宇宙大爆炸理论，我们的宇宙是在大约137亿年前发生的一次大爆炸（Big Bang）后膨胀而逐步形成的。
20世纪70年代，天文学家们通过望远镜观测发现在牧夫座方向存在一个宇宙大空洞，直径超过10亿光年，其中星系、星云及暗物质等都非常稀少。80年代初，天体物理学家们曾经进行过系统论证，比较主流的说法是这个宇宙大空洞很可能就靠近宇宙的中心位置，而我们的银河系所在的本星系群就位于室女座超星系团的边缘地带，恰巧在靠近宇宙大空洞的这一边，距离牧夫座宇宙大空洞的中心大约只有4亿光年。相对于宇宙的137亿光年的巨大空间尺度来说，银河系非常靠近宇宙的中心位置了。因此，地球是如此的幸运，让我们有机会站在一个相对比较合适的位置上窥测宇宙的奥秘。
太阳是从哪里来的？
们已经知道，太阳的质量是地球的33万倍，体积是地球的130万倍。把太阳系所有的大行星、小行星、彗星等加在一起，也只占太阳系总质量的一个很小的比例。这么大的太阳系超级大王是从哪儿来的呢？
太阳的起源一直是科学家们非常想探索的问题，但这一问题至今也没有得到完美的答案。
天文学家们利用大型望远镜发现，在宇宙中，恒星与恒星之间、星系与星系之间并不是空无一物的，而是布满了大量稀薄的物质。其中，包括气体、尘埃，或它们的混合物，它们通常温度很低、极其稀薄，但是空间尺度很大，可达几光年，只能发出微弱射电波，科学家们称它们为星云（Nebula）。恒星与恒星之间的被称为星际星云，而分布在星系与星系之间的被称为星系际星云。
这些星云的温度大约在零下160摄氏度以下，在没有受到什么外力作用的时候，它们就像天空中的云朵，在太空中天长地久地飘浮。但是，如果这些星云受到某种扰动，使局部的物质密度比周围其他地方大，这里的引力就会比别的地方强，会把周围更多的物质吸引到这里，从而使密度越来越大，引力越来越强，将更快地把周围的物质往这里吸引，逐渐聚集成一个密度大、质量大、体积小、引力强的天体，这种过程称为引力塌缩。使星云中产生局部密度扰动的原因有很多种。例如，邻近有超新星爆炸，产生的爆炸激波通过星云时，会使星云产生压缩，从而使星云密度增加到可以靠本身重力持续地收缩。又比如，星系中的磁场作用也会使局部物质密度增加。再如星云之间的碰撞，也可能使星云产生重力溃缩，等等。通过引力塌缩来解释恒星及其周围行星等天体的形成过程的学说，称为星云说。
根据星云说，有一团“原始太阳星云”，其质量大约为目前太阳的500倍，直径大约为目前太阳的500万倍。大约在50亿年前，因为受到邻近超新星爆炸冲击波的扰动，原始太阳星云开始引力塌缩。体积越缩越小，核心的温度逐渐升高，密度也越来越大。当体积缩小百万倍后，中心区域出现一颗原恒星，核心区域的温度逐渐接近700万开左右时触发了氢核聚变反应，释放出巨大的能量并导致周围温度进一步升高，热应力增加足以抵抗引力塌缩，这时中心的原恒星停止收缩并向外发光，这时，一颗我们称为“太阳”的恒星便诞生了。
太阳附近的空间还存在大量的星云物质，它们中极少的一部分便通过类似于上述引力塌缩的方式形成了水星、金星、地球、火星、木星等大行星，矮行星，小行星和彗星等太阳系各成员。
事实上，刚刚形成的太阳并不稳定，其体积缩胀不定，收缩的重力遭到热膨胀压力的阻挡，有时热膨胀力超过了重力，恒星便膨胀。但是，当发生膨胀时，温度便会下降，热膨胀压力减小，从而无法抵挡重力，于是恒星又开始收缩。当发生收缩时，恒星内部的温度升高，热膨胀应力增强，又导致收缩减慢甚至转为膨胀。如此膨胀、收缩反复发生，加上周围还笼罩着大量的气体云，因此，恒星的亮度变化很不规则。但是，胀缩的幅度会越来越小，后热膨胀应力和引力收缩达到平衡，进入一个长期的稳定状态，这时，太阳便成为一颗黄色的恒星，就是我们现在看到的。
太阳进入稳定期后，相当稳定地发出光和热，可以持续一百亿年之久。这期间占太阳一生时光的90%，天文学家将这个时期称为“主序星”时期。太阳成为一颗黄色主序星，至今已有大约50亿年了。再过50亿年，太阳将度过其一生的黄金岁月，进入晚年。
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