天體物理學導論/太陽

太陽是一顆普通的恆星，誕生於一個被稱為原始星雲的物質雲，距今45億年。太陽系中有八顆已知的行星，包括地球，它們都圍繞著太陽執行。太陽主要由氫組成，還有少量氦和其他化學元素。它是一個熾熱的等離子體球體，直徑為1,391,785,000公里，是地球的一百萬倍以上。它透過一個稱為核聚變的原子過程發光發熱：四個氫原子核聚變成一個氦原子核，太陽釋放出熱量和光，並向太空釋放物質。這每秒都在發生，我們的太陽在短短一秒鐘內就會損失400萬噸物質。太陽中心的溫度為1500萬攝氏度，在氣態表面降至6000攝氏度。我們的太陽並非靜止不動，實際上它有兩種運動。一種是看似直線的運動，以每秒12公里的速度朝著武仙座方向移動。但由於太陽是銀河系的一部分，而我們的銀河系繞著自己的中心緩慢旋轉，所以太陽也是旋轉的銀河系的一部分，以每秒175公里的速度運動。

我們的太陽是銀河系1000億顆恆星中的一顆。有些恆星很小很暗，而另一些恆星則是超級巨星。我們的銀河系形狀像兩個背對背的煎蛋，是一個明顯的星系旋臂。從尺寸上來說，我們的銀河系是巨大的，以每秒300,000公里的光速，從我們最近的恆星比鄰星到地球需要4.2年。在這個尺度上，一束光脈衝需要10萬年才能穿越我們銀河系的長度。

隨著太陽的衰老，它會逐漸膨脹和冷卻；儘管如此，在此之前，太陽會“燃燒”氦或其他更重的元素，因為太陽的核心會達到越來越高的溫度和密度。由於太陽溫度的升高，地球上的生命將停止。產生的極端熱量將對地球造成災難性的影響：海洋將沸騰，我們所知的生活將終結。早在太陽進入紅巨星階段之前，地球表面就會因太陽溫度升高而熔化。據估計，太陽的亮度將在未來11億年或更長時間內增加10%，在大約65億年後，我們正在衰老的恆星將比現在的亮度增加一倍。

從現在起80億年後，當太陽進入紅巨星階段時，太陽的半徑將延伸到金星目前的軌道之外，導致地球徹底毀滅。

我們自己的太陽將繼續發光數代，直到它的氫燃料耗盡，然後它的中心區域會收縮，不同的聚變反應會進行補償。然後太陽將膨脹成一顆巨大的紅巨星，吞噬從水星到火星（包括地球）的所有行星，並蒸發剩餘氣態巨行星的大氣層，直到它們也都被摧毀。幸運的是，到那時，我們人類將變得技術先進，所以我們將踏上旅程，在星空中尋找其他星球上的安全避難所——類似於星際迷航風格。

太陽明亮的表面層被稱為光球（意為“光之球”）。錯誤地觀測太陽會導致失明，因為它的表面會釋放出大量的可見光和不可見光。

太陽黑子顧名思義。它們看起來像太陽圓盤上的斑點。太陽黑子會有一個非常暗的中心區域，稱為本影。它通常被一個不太暗的光環包圍，稱為半影。

本影之所以暗是因為它比周圍的太陽空間（約5,500°C）更冷（約3,500°C）。當太陽繞著自己的軸自轉時，它們看起來會穿過太陽。由於太陽本質上是氣態的，表現得像流體一樣，它不會像剛體一樣旋轉。赤道附近的斑點大約需要25天才能完成一次旋轉。如果極地附近有斑點，它需要一個月以上才能完成旋轉。多年來收集的太陽黑子草圖顯示了太陽黑子的11年週期。在此期間，黑子的數量從最大值降至最小值，然後再反彈。

太陽黑子的尺寸和數量似乎也與地球的天氣有關。在1645-1715年的蒙德極小期，沒有觀察到太陽黑子，英國陷入了一個小型冰河期。然而，在最近幾年（2003-2004年），太陽黑子的數量很大，有些太陽黑子異常大。這與炎熱的夏季相吻合，被認為是全球變暖的原因之一。

除了熱量和光線外，太陽還會產生太陽風，這是一種帶電粒子流，以高速從太陽向外輻射到整個太陽系。太陽風的影響之一是它迫使彗星的尾巴指向遠離太陽的方向。

太陽風還會與地球的磁場相互作用，導致極光和其他現象。太陽耀斑——太陽表面的氫氣爆發——也會擾亂地球的磁場。

色球位於光球之上。太陽能穿過該區域，從太陽中心向外傳播。

色球上會出現耀斑和光斑。光斑是明亮的氫氣雲，形成在即將出現太陽黑子的區域上方。耀斑是來自太陽黑子區域的明亮熱氣絲。

太陽黑子是光球上的暗色凹陷，典型的溫度為4,000°C。1998年，科學家首次觀測到太陽耀斑在太陽內部產生了類似於地震產生的地震波。他們觀測到一個耀斑產生的太陽地震，相當於11.3級地震。它包含的能量大約是1906年舊金山大地震釋放能量的40,000倍。

日冕是太陽大氣的最外層。日珥出現在這個區域。日珥是巨大的發光氣體雲，從上層色球爆發出來。日冕的最外層延伸到太空中，由緩慢遠離太陽的粒子組成。只有在日全食期間才能看到日冕。

當太陽、地球和月亮排成一條直線時就會發生日食。它們很少發生，因為月球通常會經過連線地球和太陽的假想線之上或之下。在日食中，月球直接經過太陽前方。這隻能發生在月球處於“新月”時。這是因為對於地球上的觀察者來說，月球的遠側被照亮，而面向地球的一側處於黑暗之中。月球就像任何球體一樣，會投下陰影。當這個陰影掃過地球時，就會發生日食。這個黑色的圓錐體被稱為本影。在這個區域內的任何觀察者都完全處於陰影中。從那裡看不到任何太陽。

本影周圍是半影。在半影中的觀察者將看到一些太陽，但不是全部。在這些區域之外，所有太陽都可見。請注意，本影的頂端幾乎接觸到地球。在當前時間，月球相對於太陽的位置使得月球（是太陽大小的1/400）比太陽近400倍！這意味著這兩個天體在天空中的大小看起來是一樣的。只有位於本影圓錐頂端的觀察者才能看到日全食。如果處於半影中，全球大量的觀察者將看到日偏食。

日環食是一種特殊的日偏食。由於月球繞地球執行的軌道是橢圓形而不是圓形，月球與地球的距離各不相同。當月球遠離地球時，它在天空中的看起來會稍微小一點。（地球繞太陽執行的軌道也是橢圓形的，在1月份，地球距離太陽最近。太陽的大小比一年中的其他時間略大。）當有一個“小”的月球和一個“大”的太陽時，月球將不會完全遮擋住太陽。本影不會接觸到地球。一個觀察者必須在地球表面之上才能看到日全食。對於處於正確位置的個人來說，太陽看起來像一個圍繞著月球剪影的環（環狀）。

在月食中，月球進入地球的陰影。它們只能發生在月球處於“滿月”時。地球夜側的觀察者會看到月球進入地球的本影時呈現出紅色。如果整個月球盤進入本影，就是月全食。如果只有一部分進入，那就是月偏食。

月球半影食很難察覺，因為月球在穿過該區域時只會略微變暗。月食比日食更常見。太陽和月球的日全食在全食之前和之後都是偏食。

從我們太陽系中心的太陽出發，我們到達最近的行星水星，共有八顆已知的行星，包括地球。行星是一個圍繞恆星執行的大型天體。行星自身沒有光，因此只能透過反射星光來觀察，在我們的例子中，是反射來自太陽表面的陽光。