天文學家如何確定太陽的結構和組成？

太陽是離我們最近的恆星，它不斷給地球上的生命提供能量來源。雖然太陽遠在1.5億公里之外，我們沒有直接探測過太陽，但通過一系列方法，天文學家能夠知道太陽的溫度和元素組成。

在太陽的最中心，溫度超過1500萬攝氏度。而在太陽的外邊緣——日冕，那裡的溫度也能超過100萬度。由於這種極端溫度，我們很難直接對太陽進行探測。但經過多年的間接的觀測，人們對於太陽的一些特徵已經有所了解。

太陽的結構

太陽可以簡單地分成兩大部分，第一部分是太陽的實際結構，而第二部分則與太陽的大氣層有關。這些都有助於我們了解太陽的一些情況，包括它的大小、組成和壽命。

核心

在自身巨大重力的擠壓下，太陽核心具有極端的密度、溫度和壓力。太陽核心的密度可達162克/立方厘米，溫度超過1500萬度，壓力超過3000億個地球大氣壓。在這種極端環境中，氫原子核能夠互相碰撞發生核聚變形成氦原子核，從而釋放出大量的能量，這是太陽的能量之源。另據估計，太陽核心約為太陽半徑的五分之一至四分之一（太陽半徑約70萬公里）。

輻射層

這部分區域約佔太陽半徑的45%，核心區域產生的伽馬光子會在這裡會被原子核不斷吸收和再發射，光子被四處反彈，無法直接向太陽表面傳播。由於這種隨機遊走的現象，太陽內部的光子需要上萬年甚至十幾萬年的時間才能傳播到表面，儘管這點路程最初用光速只需3秒就能走完。

對流層

這是太陽物理結構的最外層，大約佔太陽半徑的30%。在對流層中，巨大的熱氣柱上升到太陽的表面，就像沸騰的水上升到熱鍋的表面一樣。

光球層

這是我們通過肉眼能夠看到的太陽區域，它從太陽的表面一直向外延伸400公里。可見光在這一層能夠自由傳播，它們的離去將會帶走太陽的能量，從而照亮地球。

色球層

這一層位於太陽表面上方400公里至2100公里，其溫度要比下方的光球層高了幾千度，頂端的溫度可達2萬度。在日全食期間，明亮的光球層被遮住，色球層的彩色閃光就能顯示出來。

日冕

這一層是太陽大氣的最外層，但這裡的溫度極高，可以超過100萬度。雖然這裡的溫度極高，但由於密度非常低，熱量有限，所以NASA的帕克太陽探測器可以飛到裡面進行探測。

那麼，天文學家如何知道太陽各層結構和組成的呢？

答案在於光譜分析。在上個世紀初，天文學家還沒有辦法來確定太陽究竟是由什麼構成，太陽的能量來源是怎樣的。隨著物理學的發展，人們認識到任何的原子都會有特殊的吸收和發射光譜，通過光譜分析，可以確定元素的組成。

在愛因斯坦提出質能方程之後，人們認識到了物質所蘊含的巨大能量。愛丁頓最早提出，太陽的能量來源是氫核聚變。按照目前的估計，已經「燃燒」了46億年的太陽還能再繼續發生氫核聚變長達50億年。此後，太陽會演變成紅巨星，最後核心坍縮成白矮星。如果地球能在太陽的最後階段倖存下來，地球再也不會是適合生命生存的星球。

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