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1、武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院 普通天文学普通天文学 CH 7太阳以及太阳系太阳以及太阳系 讲授人 罗 佳讲授人 罗 佳 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 内容提要 内容提要 CH 7 1 太阳的一般性质太阳的一般性质 2 太阳的观测太阳的观测 3 太阳的结构太阳的结构 4 太阳活动太阳活动 5 日地科学日地科学 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 1 太阳的一般性质太阳的一般性质 太阳是太阳系的中心天体 在其引力作 用下 其他太阳系天体都绕日进行公转 太阳是太阳系的中心天体 在其引力作 用下 其他太阳
2、系天体都绕日进行公转 太阳是距离地球最近的恒星太阳是距离地球最近的恒星 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳的大小和质量太阳的大小和质量 如果日地距离为如果日地距离为a 测定太阳视角半径为 则太阳 的半径为 测定太阳视角半径为 则太阳 的半径为 多年的测定结果 其值为多年的测定结果 其值为6 955 105km 是地球 半径的 是地球 半径的109倍 太阳的体积是地球的倍 太阳的体积是地球的130万倍万倍 太阳的质量为太阳的质量为1 989 1030kg 为地球质量的 为地球质量的33万 倍 思考 太阳系 万 倍 思考 太阳系vs原子 原子 si
3、nRa 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳的光度和表面温度太阳的光度和表面温度 太阳光度太阳光度 指从整个太阳在各波段的总辐射流 总功率 其是有太 阳总辐照测量结果推算得到 指从整个太阳在各波段的总辐射流 总功率 其是有太 阳总辐照测量结果推算得到 太阳总辐照太阳总辐照 太阳垂直照射在距其太阳垂直照射在距其1AU处单位面积 处单位面积 1m2 的总辐射 流 的总辐射 流 太阳表面温度太阳表面温度 太阳表面的有效温度为太阳表面的有效温度为5777K 其计算方法是由太阳平 均照射强度按黑体辐射近似计算得到 参看有关天体辐射 的相关知识 其计算方法是
4、由太阳平 均照射强度按黑体辐射近似计算得到 参看有关天体辐射 的相关知识 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳的自转太阳的自转 17世纪初 世纪初 Galileo观测到黑子在日面的位 置逐日变化 发现了太阳的自转 观测到黑子在日面的位 置逐日变化 发现了太阳的自转 1853年 年 Carrington系统的观测黑子时 发现日面不同纬度的自转角速度不同 系统的观测黑子时 发现日面不同纬度的自转角速度不同 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 2 太阳的观测太阳的观测 光学观测光学观测 物镜的口径要大 焦距越
5、长越好物镜的口径要大 焦距越长越好 实际是通过对太阳光线的多次反射 太阳 塔 再进行观测 实际是通过对太阳光线的多次反射 太阳 塔 再进行观测 终端设备主要是太阳光栅光谱仪终端设备主要是太阳光栅光谱仪 磁场观测磁场观测 利用塞曼效应间接观测磁场利用塞曼效应间接观测磁场 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 射电观测射电观测 宁静太阳射电宁静太阳射电 太阳缓变射电太阳缓变射电 太阳射电暴发太阳射电暴发 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳的光谱太阳的光谱 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院
6、测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 3 太阳的结构太阳的结构 我们看到的太阳是其表面的我们看到的太阳是其表面的 光球层光球层 又称 又称 光层光层 光层以外是太阳大气层光层以外是太阳大气层 太阳内部分为三层太阳内部分为三层 核反应区核反应区 辐射区辐射区 对流区对流区 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 核反应区核反应区 由日心到由日心到0 25R 集中了 集中了0 5M 主要成分是氢主要成分是氢 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 碳
7、循环过程中氢转变 为氦 碳循环过程中氢转变 为氦 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 氢聚变为氦的质子 质子链 氢聚变为氦的质子 质子链 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 辐射区辐射区 由由0 25R 到 到0 8R 密度核温度都很快向外减小密度核温度都很快向外减小 核聚变的能量向外发射核聚变的能量向外发射 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 对流区核对流层对流区核对流层 由由0 8R 到光球层底部 到光球层底部 主要以对流的方式向外传输能量主要以对流的方式向外
8、传输能量 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳大气太阳大气 太阳大气由内及外为太阳大气由内及外为 光球层 色球层 日冕层光球层 色球层 日冕层 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 光球层光球层 紧挨对流区的大气层 是光焰夺目的光球 层 厚约 紧挨对流区的大气层 是光焰夺目的光球 层 厚约500km 地 球上主要的能量都是 接收自该层发出的辐 射 地 球上主要的能量都是 接收自该层发出的辐 射 右图是太阳光球像右图是太阳光球像 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳
9、 太阳黑子 太阳黑子 11年周期 年周期 在光球上看到的暗斑叫太阳黑子 其温度约 为 在光球上看到的暗斑叫太阳黑子 其温度约 为4500K 黑子是强磁场区黑子是强磁场区 光斑与米粒组织光斑与米粒组织 比光球温度高比光球温度高100K左右的发亮区域 叫光 斑 左右的发亮区域 叫光 斑 11年周期 年周期 米粒状的气团米粒状的气团 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 米粒组织米粒组织 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 光球光谱光球光谱 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳
10、罗佳 太阳上存在太阳上存在90多种元素多种元素 氢占氢占70 氦占氦占27 1 氧占氧占0 97 碳占碳占0 40 氮占氮占0 096 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 色球层色球层 光球层之上光球层之上1500km是绚丽多彩的色球 层 是绚丽多彩的色球 层 温度温度 低色球层约低色球层约4500K 中色球层约中色球层约8000K 高色球层约高色球层约50000K 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 过渡区和日冕层过渡区和日冕层 色球层顶部的上面是过渡层过渡层以外 就是日冕层 由于日冕的高温 其可延 伸到
11、数万 色球层顶部的上面是过渡层过渡层以外 就是日冕层 由于日冕的高温 其可延 伸到数万km之外之外 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳活动极大和极小时期的日冕太阳活动极大和极小时期的日冕 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳风太阳风 特性特性 太阳的外大气层经常喷发一种带电粒子流 主要由电子核各种离子组成 太阳的外大气层经常喷发一种带电粒子流 主要由电子核各种离子组成 太阳风约以太阳风约以500km s的速度吹遍整个太阳 系 的速度吹遍整个太阳 系 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘
12、学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳磁场太阳磁场 太阳发电机太阳发电机 太阳的普遍磁场很弱太阳的普遍磁场很弱 黑子区是强磁区黑子区是强磁区 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 4 太阳活动太阳活动 太阳黑子活动太阳黑子活动 太阳黑子的大小不一 太阳黑子的大小不一 1000km 20000km 超大黑子可达 超大黑子可达 245000km 公元前公元前28年 年 汉书汉书 五行志五行志 中是世界上关 于黑子的最早的详细记录 中是世界上关 于黑子的最早的详细记录 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳活动极大
13、时期的黑子太阳活动极大时期的黑子 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳活动的太阳活动的11年周期年周期 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 色球活动色球活动 耀斑耀斑 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 活动日珥活动日珥 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 日冕活动日冕活动 日冕抛 射物质 日冕抛 射物质 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 5 日地科学日地科学 极光现象极光现象 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳活动作用于地球的机制太阳活动作用于地球的机制 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳 太阳对地球环境的影响太阳对地球环境的影响 对地球电磁环境的影响对地球电磁环境的影响 干扰地球的无线电通讯干扰地球的无线电通讯 对近地空间及宇航的影响对近地空间及宇航的影响 引起地球磁暴和磁扰引起地球磁暴和磁扰 对人体健康的影响对人体健康的影响 2006年年12月月SGG 测绘学院测绘学院测绘学院测绘学院 罗佳罗佳罗佳罗佳
