2.1 太阳概况

从人类赖以生息繁衍的地球向外看，天空中最引人注目的就是光辉灿烂的太阳，它是一颗自己能发光发热的气体星球。太阳的内部可以分为：核心区、辐射区和对流区三层，核心区半径约为太阳半径的1/4，质量约占整个太阳质量的一半以上。太阳核心区的温度高达8×10 ⁶ ～40×10 ⁶ K，压强相当于3000亿个大气压，使得每秒钟有质量为6亿吨的氢经过热核聚变反应转化为5.96亿吨的氦，并释放出相当于400万吨氢的能量，这些能量再通过辐射区和对流区中物质的传递向外辐射，这种反应足以维持50亿年。太阳的外部由光球层、色球层和日冕层三层构成。人们看到的太阳表面叫光球层，光球层厚约500km，太阳的可见光几乎全是由光球层发出的。光球层表面有颗粒状结构——“米粒组织”。光球层上亮的区域叫光斑，暗的黑斑叫太阳黑子。从光球层表面到2000km 高度为色球层，在色球层有谱斑、暗条和日珥，还时常发生剧烈的耀斑活动。色球层之外为日冕层，它温度极高，延伸到数倍太阳半径处，用空间望远镜可观察到X射线耀斑。日冕层上有冕洞，而冕洞是太阳风的风源。太阳的构造如图2-1所示。

太阳的直径约为1.39×10 ⁹ m，相当于地球直径的109倍。太阳的体积约1.4122×10 ¹⁸ km ³ ，约是地球的130万倍。太阳的平均密度为1.409g/cm ³ ，比水大一些，仅为地球密度的1/4。但是太阳内外的密度是不一样的，它的外壳大部分为气体，密度很小，越往里面密度越大，核心的密度可达到160g/cm ³ ，这比钢的密度还大将近20倍。太阳的总质量为1.9892×10 ²⁷ t，相当于地球质量的33万倍。太阳的表面温度约5800K。

太阳光由不同能量的光子组成，也就是具有不同频率和波长的电磁波，通常将电磁波按波段范围区分，冠以不同的名称，如表2-1所示。其中可见光又由于波长的长短呈现不同的色彩，如表2-2所示。

太阳光谱中能量密度最大值的波长是0.475μm，由此向短波方向，各波长具有的能量急剧降低；向长波方向各波长具有的能量则缓慢减弱（如图2-2所示）。在大气层上界，太阳辐射总能量中约有7%的能量在紫外线以下的波长范围内；47%的能量在可见光的范围内；46%的能量在红外线波长范围内。

太阳每秒钟释放出的能量是3.865×10 ²⁶ J，相当于燃烧1.32×10 ¹⁶ t标准煤所释放的能量。太阳与地球的平均距离约1.5×10 ¹¹ m，太阳辐射的能量大约只有1/（22×10 ⁹ ）到达地球大气层上界，大约为3.86×10 ²³ kW。其中大约19%被大气和云层吸收；大约30%被大气和云层及地面反射回宇宙空间；穿过大气到达地球表面的太阳辐射能量约占51%，如图2-3所示。由于地球表面大部分被海洋覆盖，所以到达陆地表面的太阳辐射能量仅占到达地球范围内太阳辐射能量的10%。