沒有氧氣，是什麼讓太陽熊熊燃燒？

這天氣，熱到小編無法呼吸

不禁深思

是誰？讓太陽燃燒不止

然而，大神蜜汁微笑

有人說，太陽不是燃燒，因此這個問題根本就沒有意義，也沒有討論的必要。但事實上，將太陽類比成燃燒的火焰是有根據的。

原因至少有兩個：

1.從物質構成上來說，火焰、核聚變和太陽大氣有深刻的相似之處。火焰本質上是一團電離氣體。在適當的條件下，可燃物發生氧化反應，氧化反應提供的能量使氣體電離，電離氣體中激發態電子向低能級躍遷，躍遷過程發出可見光，形成我們所看到的火焰。太陽大氣也是一團電離氣體。

2.從觀測來說，太陽表面確實可以觀測到大量的火焰狀結構。簡單普及一下太陽物理的背景知識。 太陽結構可以簡單分為太陽內部和太陽大氣兩部分。太陽大氣從裡到外，被人們分為光球層、色球層和日冕三層。光球層和色球層是很薄的（500公里和2000公里），溫度也比較低（約6000度），而日冕的厚度則可以達到好幾個太陽半徑，溫度猛增至數百萬度。

光球層、色球層和日冕的結構如下圖所示：

太陽大氣中可以產生極為複雜和劇烈的現象，如延伸數十萬公里像拱門一樣的日珥、相當於數百億顆百萬噸極氫彈爆炸的耀斑、對地球影響最大的日冕物質拋射等。更細緻觀測的話，還可以看到大量的針狀物和微耀斑。日面上的這些結構確實會給人一種「火焰」的直觀印象。

那麼，為何太陽會燃燒出火焰？我們知道火焰的能量產生機制是氧化反應。可是，宇宙中沒有氧氣，太陽大氣是靠什麼機制來維持太陽表面火焰狀結構的能量呢？

也許大家的第一反應可能會覺得是核聚變。可是，當我們具體到表面火焰狀結構的形成機制時，太陽的燃燒跟核聚變完全沒有關係。光球和色球溫度太低，不可能達到產生核聚變的溫度；日冕溫度雖高，但過於稀薄，甚至可以用無碰撞粒子模型來描述，更加不可能產生足夠的輕核匯聚。在太陽上，核聚變只能發生在高溫高密度的太陽核心。

如下圖所示：

光子從太陽核心傳遞到太陽表面需要經過太陽內部的對流區和輻射區，傳遞時間長達上百萬年，根本無法直接影響太陽表面的活動。光子之所以要花這麼長時間才能走完從核心到表面的幾十萬千米的路程，是因為這趟旅程對光子來說太艱難了！在輻射區，光子會被不斷的吸收和重新輻射；在對流區，光子會跟物質反覆碰撞，走出一條極其曲折的路徑。下圖是光子在對流區的無規行走：

、

如果不是核聚變的話

這些火焰狀結構的本質究竟是什麼？

於是，我們的主角

磁重聯

出場了

我們往往傾向於忽視磁場的能量，這是合理的，因為地球的磁場實在太低調了╮(╯_╰)╭每個人每時每刻都處在地球磁場中，可對我們來說，地磁場除了使指南針偏轉、讓高緯度偶爾出現一次極光之外，似乎就沒有其他的影響了。因為除了地磁場本身的強度比較弱之外，更重要的是，地球上的事物絕大部分都處於電中性狀態。

上圖是地磁場，中間的小球是地球

與地磁場的低調不同，太陽的磁場環境完全不一樣。太陽表面的物質處於高電導率等離子體狀態，受磁凍結效應的支配。這裡的「凍結」不是溫度低的意思，通俗的講，是說磁感線跟物質凍結在一起，物質如何運動，磁感線就如何運動。這是什麼意思呢？為了讓大家對這個概念有一個直觀的印象，放一張圖。

這是太陽表面的磁拱。從圖中可以清晰的看到，物質沿著環狀磁力線排布，形成拱形的細絲狀結構。這些沿著磁力線的細絲狀物質被磁感線綳得緊緊的，其密度要比周圍的背景密度大3-4倍。由於太陽不同緯度的物質自轉速度不同（較差自轉），且太陽內部和外部大氣之間總是有物質對流，太陽表面的磁場會隨著物質運動不斷的扭曲、纏結，像彈簧一樣不斷的存儲能量，最終形成磁繩等極度扭曲的磁結構。見下圖：

彈簧扭曲過度的話會斷裂，猛地彈開把能量都釋放出來，磁場也是如此。當在很狹窄的空間區域內出現方向相反的磁場時，磁場線碰到一起會發生湮滅，將原本扭曲的磁力線重新排布。在此過程中，大量的磁能釋放了出來。這就是磁重聯。

按照現有的理論

磁重聯是太陽表面所有高能現象的來源

話不多說，直接上圖

太陽風磁重聯對衛星的影響

日珥

日冕物質拋射

這樣看來

它好像真的比我帥

不過

其實很好奇人們是怎麼研究和觀察太陽的呢？

單是能區分出光球層和色球層就覺得很不可思議

畢竟一般來說人類連發個接近太陽的探測器都很少有

確實，太陽觀測衛星大都在地球軌道上，很少有接近太陽直接繞太陽轉的探測器。那些繞太陽轉的探測器，如兩顆STEREO衛星，也躲在地球繞日軌道附近。

觀測太陽的手段，主要有衛星觀測和地面太陽望遠鏡觀測兩種，其中地面觀測只能觀測可見光和射電波段，衛星觀測則可以覆蓋全波段。另外，也做對太陽高能粒子的探測。

來源：尚萌

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