太陽的大氣層為何外部比内部還熱？科學家們争論不休，原因終于找到了

文/袁玉剛 圖/來自互聯網

衆所周知，熱量通過傳導、對流和輻射三種方式向外傳遞，越向外溫度越低。在一般情況下，各種物體都應該遵守這個熱力學基本原理。太陽核心溫度1000多萬攝氏度，溫度也應該從裡向外逐漸降低。光球層溫度已降至5000多度，色球層之外的溫度應該繼續降低。然而，不可思議的是，在色球層内，溫度從底部的5000度增加到頂部的幾萬度，而日冕的溫度卻劇升至100萬度以上。這就是太陽的溫度異常之謎。

幾十年來，科學家們苦苦探索其謎底。先是推測太陽核心具有某種攜帶大量熱能的物質向外散射，到達日冕後突然釋放，形成異常高溫。後來，有些科學家又提出太陽表面和日冕之間存在許多高溫帶電等離子體巨環，電流流過巨環加熱等離子體，是巨環把熱量傳遞給日冕。還有一些科學家認為太陽表面和日冕之間存在許多磁場束或者磁毯，是磁力線的反複湮沒或重接給日冕傳遞了熱量。

到目前為止，太陽的溫度異常之謎還沒有破解。

先來溫習一下太陽的結構。我們的太陽是一個核聚變發生器。正統的模型認為：太陽是一個熾熱的氣态球體，直徑約為139萬公裡，主要成分為氫（約80％）和氦（約19％）。在0.23R（R太陽平均半徑）以内 的區域是太陽的内核，溫度約為1000萬度，産生的能量占太陽總能量的90％。0.23～0.7R的區域稱為輻射輸能區，溫度降到13萬度。0.7～1R的區域稱為對流區，溫度下降到5000度。 外部是光球層，就是人們肉眼所看到的太陽表面，厚約500km，溫度為5000K，是由強烈電離的氣體組成，絕大部分太陽能都是由此向太空輻射的。光球外面是太陽内大氣層，稱為色球層，厚約1萬公裡，大部分由氫和氦組成。色球層外是外大氣層，即日冕，溫度高達100萬度，局部達到1000萬度，高度有時達幾十個太陽半徑。

圖1 太陽結構圖

再來看一看日冕。

圖2 日冕

日冕是太陽大氣的最外層，厚度達到幾百萬公裡以上。

圖3 太陽甯靜年日冕

日冕的精細結構有冕流、極羽、冕洞、日冕凝聚區。在太陽活動極大年，日冕接近圓形，磁場很強，任何地方都可以出現冕洞；在太陽甯靜年，日冕比較扁，兩極變薄，赤道區顯得較厚，磁場較弱，冕洞主要出現在磁極附近。孤立的低緯冕洞掃過地球，影響地球的磁場和人類的通訊；極區冕洞能産生高速太陽風，到達地球時仍可達到每秒700公裡，幹擾地球的磁場和人類的通訊；還有一種延伸冕洞﹐分别向南北延伸﹐和極區冕洞連接起來。當一極的冕洞擴大時，另一極的冕洞就縮小，好象兩極冕洞的面積總和不變一樣，另人費解。

圖4 北極冕洞

在我看來，冕洞是太陽噴發的通道，伴随着強大的磁場線，噴出氦原子核、質子和電子組成的太陽風。極區冕洞長期存在，噴發的太陽風最強。

經過分析研究，我發現了日冕溫度異常的秘密。原來，太陽的熱能傳遞方式還有另外一種，即兩極噴發。源于太陽核心的物質溫度特高，向兩極噴發，從高空落向赤道，形成日冕，包住光球層、色球層。日冕物質是直接從核心噴發出來的。光球層和色球層的溫度是傳遞出來的。日冕溫度當然要比光球層和色球層的溫度高得多。

圖5 太陽磁場圖

看了這幅太陽磁場圖，就可以明白：中心噴出的物質包圍着光球層，其溫度要比光球層的高。這與火山噴發、煙花燃放異曲同工。

極區冕洞是日冕的物質、磁場和溫度之源。極區冕洞裡的溫度遠比外面的高。

總之，太陽大氣層的光球層和色球層是淺層熱量傳導、對流和輻射而形成的。外部大氣層日冕則是深層核聚變的熱量沿自轉軸從兩極噴發，大部分噴發物質又流向赤道，包住了光球層和色球層。從兩極噴發出來的物質溫度比淺層傳遞出來的溫度高得多，當然，外部日冕的溫度就比内部光球層和色球層的溫度高得多。

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