伍岳明 （wuyueming001@hotmail.com）　2007.09

我们观察与研究太阳的目的，是要了解太阳的里里外外，知道太阳的变化，以及明白太阳为什么会有那样的结构，为什么会有那样的变化。至今我们对太阳所做的实际观测仍限于了解太阳最外部的层次，前一章介绍的太阳大气的结构和变化，太阳大气从内向外包括了太阳光球层、太阳色球层、太阳色球——日冕过渡区和日冕。太阳风当然也是太阳物质，但太阳风越刮越远离太阳，成了行星际介质，受行星际状态的影响，常常不把太阳风算做太阳大气，只把在太阳吸引力 (重力)下与太阳成为一体部分归为太阳。

在本章中，我们首先借助前面几章的介绍来总结一下太阳大气的结构，然后再讨论太阳内部的情况。

在把太阳大气分层研究时，一方面各层次之间确实在物理上有明显的差异，如色球层温度明显高于光球的温度，色球光谱主要是发射谱线而光球光谱中到处可见暗的吸收线；另一方面，我们也时刻不忘把大气分成一层一层的，每层内部都是均匀的、没什么结构的，这是与实际情况不符的，且这只是一种理想化的简单化的研究方法，得到些粗略的结果和概念。这种概念能帮助我们记忆和粗略地思考问题，但不是绝对正确的。最明显的例子是，色球针状体插入日冕中几千千米，有的日珥高悬在日冕中，怎么能截然用一个高度数值把色球层与日冕切开呢 ?

在太阳大气中，物质的温度和密度是非常重要的两个物理量，特别是温度的变化可以使太阳大气有完全不同的表现。比如说，自由电子在百万开的日冕中把以吸收线为特征的光球光谱散射成了没有吸收线的连续光谱。因此，在把太阳大气作简单分层描述时，总是用温度 T当代表量，当成分层的指标。

图7.11画出了从太阳光球层的底部起，温度随高度的变化，以及相应的各层次的分界。图中横坐标代表高度，以千米为单位，光球层顶 (处于最低温度)作为0千米。纵坐标代表温度的对数。由图可知，从温度极小区 (约4300开)向内厚约 500千米是太阳光球；色球层厚约200～2200千米，色球层底部位于温度极小区，温度从这里开始上升到高度为 400千米处约为5500开，称为低色球层；中色球层厚约 1200千米，温度较缓地上升到8000开；高色球层厚约 400米，温度迅速上升到50000开；从色球层顶部到日冕底部称为色球——日冕过渡区，温度从几万开陡升到百万开，实际上温度仅在一薄层中从几万开升到几十万开，在比较厚的层中再由几十万开升到百万开；在大约 3000千米高度处是日冕的底部。日冕的温度极大处位于数万千米之高。

图7.11 太阳大气分层及温度随高度的变化 图7.12 太阳外气的共旋理论物理模型示意图

这里所描述的太阳大气分层情况只是对宁静太阳而言，太阳活动与太阳活动区只能看做是宁静太阳背景下的异常结构。

太阳大气为什么会有如此结构和变化，共旋理论认为是太阳自转引起的引力场及“共旋起电”产生的电场、磁场共同作用之结果。

图7.12为太阳外气共旋理论的物理模型示意图，斜线内为太阳本体其结构已在第三章第三节，共旋起电的太阳结构模型中叙述，其要点是：（ 1）太阳内核半径以内是一个各处旋转角速度都相同的旋转核，有人认为是刚体旋转核，随太阳自转，因而在内核不同卦面上也会由“共旋起电”产生不同性质的电荷。 (2)从往外到这一层的自转情况看来比较复杂，表现为在赤道区往外自转速度变大，在纬度 30°左右自转速度由里往外变化不大，在纬度45°和 60°区自转是由里往外减小，但减小的情况不同。外核的各处旋转角速度不完全相同，因而共旋起电的频率、初周相不同，故会发生“短路”现象产生高温，内核不同卦面上不同性质的电荷也会产生涡流 ,因而有测得太阳对流区底部的温度为约200万度开的情况。（ 3）从往外到这一层是对流区，该区的等离子流体随太阳自转，受到太阳本身磁场作用、又受到行星引潮力作用，尤其是木星、金星的作用，因而出现 11年为周期的太阳黑子周（见第五章第三节 行星潮汐力调控太阳黑子周的机理探索）（4）太阳星球表面是带电层面，它虽然很薄，但她是阳光之源，没有她就没有我们人类的今天。（ 5）太阳上物质共旋产生引力波吸引行星、彗星绕它旋转；太阳等离子体的共旋起电在球面产生库仑的电量，而且该电量具有再生功能。因此太阳由共旋产生的引力能、电能源源不断、与时俱进。这是大自然的一种功能。

上述太阳本体的活动，肯定会波及太阳大气，产生多姿多彩的色球现象，形成各种各样日冕新貌，造就了使日地息息相通的太阳风。

太阳大气层是等离子气体层，从太阳本体的等离子流体太阳光层，到太阳大气等离子气体层，其等离子体密度有很大的落差。太阳大气中的等离子体本身的质量、电荷性质、电量的大小，在引力场、电场、磁场中形成不同的分层，产生各种各样运动，导演出壮观的太阳活动，同时也提出了核反应太阳物理模型许多不能解答的疑难问题。下面章节是应用共旋理论对未解难题的探索。

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