太阳大气层 太阳的大气层为何外部比内部还热？科学家们争论不休，原因终于找到了

为什么太阳的大气层外面比里面热？科学家们争论不休，最终找到了原因

正文/袁玉刚图/来自网络

众所周知，热量通过传导、对流和辐射向外传递，向外越远，温度越低。一般来说，各种物体都要遵守热力学的这个基本原理。太阳的核心温度是1000多万摄氏度，温度应该是从内到外逐渐降低的。光球的温度已经降到5000多度，色球外的温度应该还会继续下降。然而，令人难以置信的是，在色球中，温度从底部的5000度上升到顶部的数万度，而日冕的温度却飙升到了100多万度。这就是太阳温度异常的奥秘。

几十年来，科学家们一直在努力寻找答案。首先推测太阳核心有某种携带大量热能的物质，向外散射，到达日冕后突然释放，导致温度异常高。后来有科学家提出，太阳表面和日冕之间有许多高温带电等离子体的巨环，电流通过巨环加热等离子体，将热量传递给日冕。一些科学家认为，在太阳表面和日冕之间有许多磁场或磁毯，正是磁力线的反复湮灭或重新连接将热量传递给日冕。

到目前为止，太阳温度异常的谜团还没有解开。

我们先来回顾一下太阳的结构。我们的太阳是核聚变发生器。正统模型认为太阳是一个直径约139万公里的热气态球体，其主要成分是氢(约80%)和氦(约19%)。0.23R(太阳平均半径R)以内的区域是太阳的核心，温度约为1000万度，产生的能量占太阳总能量的90%。0.23~0.7R的区域称为辐射能量传输区，温度降至13万度。0.7到1R的区域叫对流区，温度降到5000度。外面是光球层，是肉眼看到的太阳表面。厚度约500km，温度5000K，由强电离气体组成，大部分太阳能从那里辐射到Tai 空。球的外面是太阳的内部大气，称为色球，厚约1万公里，主要由氢和氦组成。色球层外是外层大气，即日冕，温度高达100万度，局部温度为1000万度，有时高度为几十个太阳半径。

图1太阳能结构图

我们再来看看日冕。

图2电晕

日冕是太阳大气的最外层，厚度达几百万公里甚至更多。

图3平静的太阳年的日冕

电晕的精细结构包括电晕电流、极羽、电晕孔和电晕凝结区。在太阳活动最大的年份，日冕接近圆形，磁场很强，任何地方都可以出现日冕洞；在太阳平静的年份，日冕相对平坦，两极变薄，赤道区域显得较厚，磁场较弱。冕洞主要出现在磁极附近。孤立的低纬度冕洞席卷地球，影响地球磁场和人类交流；极地的日冕洞能产生高速太阳风，到达地球时仍能达到每秒700公里，干扰地球磁场和人类通讯；还有一个延伸的日冕洞，分别南北延伸，与极地的日冕洞相连。一极冠孔扩大，另一极冠孔缩小，仿佛两极冠孔面积之和不变，令人费解。

图4北极冕洞

在我看来，日冕洞是太阳喷发的通道，伴随着强磁力线，喷出由氦核、质子和电子组成的太阳风。极地的日冕洞长期存在，太阳风喷发最强。

经过分析研究，我发现了日冕温度异常的秘密。本来太阳还有另外一种传热方式，就是极地喷发。来自太阳核心的物质非常热，向两极喷发，从高空落到赤道，形成日冕，覆盖光球和色球。日冕物质直接从核心喷发出来。光球和色球的温度是传递的。当然，日冕的温度远高于光球和色球。

图5太阳磁场图

看这张太阳磁场的图片，可以看到从中心喷出的物质围绕着光球层，它的温度比光球层高。这类似于火山爆发和烟火表演。

极地的日冕洞是日冕物质、磁场和温度的来源。极地日冕洞内的温度比外面高得多。

总之，太阳大气中的光球和色球是由浅层热传导、对流和辐射形成的。在外层大气日冕中，深核聚变的热量沿着自转轴从两极喷发出来，喷发的物质大部分流向赤道，覆盖了光球层和色球层。从两极发射的物质的温度比从浅层传输的温度高得多。当然，外日冕的温度远高于内光球和色球的温度。