21太阳教学课件

太阳教学课件21太阳的基本认知太阳是我们生活中最熟悉却又最神秘的天体之一作为距离地球最近的恒星，它以其巨大的体积和强大的能量辐射影响着地球上的一切生命太阳与地球的关系太阳是距离地球最近的恒星，是我们太阳系的中心天体•太阳与地球之间的平均距离约为亿千米•

1.5光从太阳到达地球需要大约分秒•820这个距离被称为天文单位，是天文学中的重要计量单位•AU太阳的巨大体积太阳的直径是地球的倍•109如果将太阳比作一个篮球，那么地球只相当于一粒芝麻•太阳的体积可以容纳万个地球•130太阳的物理参数太阳的尺寸太阳的质量太阳的直径约为

139.2万千米，相当于太阳的质量约为

1.989×10³⁰千克，个地球并排的距离如果我们能乘是地球质量的万倍太阳系中所有行10933坐高速飞机环绕太阳一周，需要花费约星、小行星、彗星等天体的总质量仅占5个月的时间！太阳质量的

0.2%太阳的温度太阳表面（光球层）的平均温度约为℃，这足以使任何已知物质瞬间气化而太阳5500核心温度高达万℃，是地球上最高温度的数千倍1500太阳的密度与引力太阳的旋转特性尽管太阳体积巨大，但它的平均密度仅为水的倍，这是因为太阳主要由氢和氦等轻

1.4元素组成然而，由于总质量巨大，太阳的引力非常强，能够保持整个太阳系的运行太阳的亮度与能量太阳的能量释放太阳是一个巨大的能量工厂，每秒钟释放的能量高达4×10²⁶焦耳，这相当于万亿颗广岛原子弹同时爆炸的能量•100地球上所有电站一年发电量的万倍•30能够在秒内将万吨水从℃加热到沸点•163000太阳的寿命尽管太阳每秒消耗约万吨物质来产生能量，但由于其巨大的质量储备，太阳还能继续发光发热约亿年60050再经过约亿年的红巨星阶段后，太阳将在大约亿年后耗尽全部燃料，最终成为一颗白矮星4090太阳的辐射强度在地球轨道处，太阳辐射强度约为瓦平方米，这个数值被称为太阳常数地球表面每小时接收的太阳能1370/量比全人类一年消耗的能量还多太阳的光谱特性太阳在宇宙的位置12银河系中的太阳太阳的宇宙邻居太阳位于银河系的猎户臂上，距离银河系在银河系中，有约亿颗类似太阳的800中心约万光年猎户臂是银河系四大恒星太阳最近的恒星邻居是比邻星，距

2.6旋臂之一，是一个较小的旋臂太阳以约离太阳约光年太阳所在的局部星

4.22公里秒的速度围绕银河系中心运行，际环境被称为本星际云，这是一个低密220/完成一次公转需要大约亿年度的星际气体区域

2.53宇宙中的平凡之星尽管太阳对地球生命至关重要，但在宇宙尺度上，太阳只是一颗非常普通的中等质量恒星银河系中有许多比太阳更大、更亮的恒星，如比太阳大倍的心宿二，也有许多比太阳600小的红矮星太阳的结构分层太阳不是一个均质的气态球体，而是由多个截然不同的层次组成从内到外，太阳可分为内部结构和大气层两大部分，太阳大气层共包含六个主要层次每一层都具有独特的物理特性和重要功能光球层太阳的可见表面，厚度约公里温度约℃，是我们看到的黄色太阳表面，也是太阳黑子出现的区5005500太阳内部结构域色球层位于光球层之上，厚度约公里温度从℃升至℃，呈现红色日食时可见为红色的薄层核心层太阳的中心区域，直径约为太阳直径的，密度是水的倍温度高达万℃，是核聚变反应发生200040001000025%1501500的场所，产生支撑整个太阳的能量辐射层包围核心的区域，占太阳半径的能量以光子形式传递，光子在这里经历无数次散射，一个光子从核心45%传到辐射层外缘可能需要万至万年10100对流层太阳表面以下的最外层，厚度约万公里由于温度降低，能量主要通过热对流方式传递，形成巨大的气体20循环流动，周期约为数分钟至数小时核聚变反应太阳能量的来源质子质子链反应-太阳的巨大能量来自于其核心进行的核聚变反应这一过程与人造核弹的原理类似，但更为复杂和持久太阳核心主要通过质子质子链反应进行核聚变-在太阳核心极端的温度和压力条件下，轻原子核融合成较重原子核，同时释放出巨大的能量两个质子氢核碰撞结合，形成氘核一种氢同位素，同时释放一个正电子和一个中微子

1.质能转换的奇迹氘核与另一个质子结合，形成氦核

2.-3两个氦核碰撞结合，形成一个氦核和两个质子

3.-3-4太阳核心每秒钟将约万吨氢转化为氦在这个过程中，有约万吨物质被转化为纯能量，这完美6004300地验证了爱因斯坦著名的质能方程E=mc²这意味着极小质量的物质可以释放出极大的能量这一系列反应每完成一次循环，四个氢原子核就转变为一个氦原子核，同时释放出相当于氢原子质量

0.7%的能量太阳黑子太阳表面的神秘斑点太阳黑子是出现在太阳光球层上的暂时性黑色斑点它们看起来是黑色的，实际上是因为温度比周围区域低约℃，辐射1500强度较弱尽管如此，太阳黑子的温度仍高达℃左右，如果单独存在会发出亮光4000太阳黑子的形成机制太阳黑子的形成与太阳强大的磁场活动密切相关当太阳内部磁力线浮出表面时，会抑制对流层热量向上传递，导致局部温度降低，形成黑子太阳黑子通常成对出现，一个带北极性，一个带南极性，就像一个巨大的磁铁太阳黑子的规模与寿命太阳黑子的大小差异很大，小的仅几百公里直径，大的可达地球直径数倍最大的太阳黑子可以用肉眼通过滤光片观察到太阳黑子的寿命从几小时到几个月不等，平均寿命约为两周太阳耀斑与日冕物质抛射太阳耀斑日冕物质抛射太阳耀斑是发生在太阳大气中的剧烈爆发现象，日冕物质抛射是太阳大气中更大规模的爆CME是太阳表面最强烈的能量释放形式之一在几分发现象，涉及数十亿吨等离子体电离气体被抛钟到几小时内，耀斑可释放相当于数十亿颗氢弹入太空这些物质以每小时数百万公里的速度飞爆炸的能量耀斑主要发生在太阳黑子周围，当向太空，如果朝向地球，通常需要天到达1-3扭曲的磁力线突然重新连接时，储存在磁场中的常与太阳耀斑同时发生，但并非总是如此CME能量被迅速释放，产生强烈的电磁辐射，包括射它们代表了太阳释放磁能最壮观的方式线、紫外线和无线电波对地球的影响太阳爆发产生的高能粒子和扰动的磁场到达地球后，会与地球磁场相互作用，产生地磁暴这可能导致长距离通信系统中断•导航系统如精度下降•GPS卫星轨道受到扰动，甚至损坏•输电网过载，引发大范围停电•高纬度地区出现绚丽的极光•太阳对地球的作用生命之源太阳是地球生命存在的根本条件通过光合作用，植物利用太阳能合成有机物，为自身生长提供能量，同时为食物链中的其他生物提供营养来源没有太阳，地球上几乎所有生物都将无法生存适宜的温度环境太阳辐射是地球热量的主要来源，维持了地球表面平均约℃的宜居温度如果没有太阳，地球表面温度将降至零下℃15270左右，一切水体都将冻结氧气循环太阳能驱动植物进行光合作用，不仅生产有机物，还释放氧气地球大气中的氧气主要来源于这一过程，为需氧生物提供21%了生存必需的呼吸环境太阳的生命周期恒星诞生1约亿年前，一团星际气体云在自身引力作用下收缩，中心密度和温度46不断升高当中心温度达到约万℃时，氢核聚变反应开始，太阳1000正式诞生2主序星阶段太阳目前处于这一稳定阶段，将持续约亿年在这一阶段，太阳主100要通过核心的氢核聚变反应产生能量，保持相对稳定的大小和亮度红巨星阶段3约亿年后，太阳核心的氢耗尽，核聚变区域向外扩展太阳将膨胀数50百倍，表面温度降低，变为红色的巨星，可能吞没水星、金星，甚至地4行星状星云球红巨星阶段末期，太阳外层将被抛射到太空，形成绚丽的行星状星云这些物质将成为新一代恒星和行星系统的原材料白矮星5最终，太阳剩下的核心将成为一颗体积小但密度极高的白矮星，缓慢冷却，逐渐变暗，最终成为一颗看不见的黑矮星太阳能在生活中的利用光伏发电太阳能电池板利用光电效应将太阳光直接转换为电能中国是全球最大的太阳能光伏产品制造国和应用市场，截至年，中国光伏装机容量超过吉瓦，占全球总量的三分之一以上2023500太阳能热水器中国是太阳能热水器应用最广泛的国家，约占全球总安装量的目前中国约有万户家庭使用太80%8000阳能热水器，每年节约标准煤超过万吨，减少二氧化碳排放约万吨30008000太阳能炊具太阳灶利用聚焦的阳光产生高温用于烹饪在中国西部和西藏等阳光充足地区，太阳灶成为许多家庭的重要炊具，既节约能源又减少污染青海省有太阳灶村，全村家家户户使用太阳灶烹饪太阳能建筑太阳能在农业中的应用被动式太阳能建筑通过特殊设计，最大限度利用太阳能进行采暖、制冷和照明中国传统民居中的南向坐北朝南设计理念，实际上就是一种原始的太阳能建筑应用现代建筑进一步发展了这一理念，如北京的阳光100小区，通过特殊窗户设计，冬季最大限度吸收阳光热量，夏季则有效遮挡直射阳光太阳与天气现象太阳辐射与大气加热太阳辐射是地球大气能量的主要来源当太阳光照射到地球表面时，部分能量被吸收并转化为热能，使地面和近地面空气层温度升高由于地球表面不同区域（如海洋、陆地、森林、沙漠等）对太阳辐射的吸收和反射能力不同，导致地表温度分布不均匀，这是形成各种天气现象的基础气压差与风的形成太阳不均匀加热地球表面，造成不同区域空气温度差异，进而产生气压差空气总是从高气压区流向低气压区，形成风全球性风系如信风、西风等，以及季节性风系如季风，都与太阳辐射的季节性和地理分布变化密切相关水循环与降水太阳能使海洋、湖泊、河流中的水蒸发，形成水蒸气水蒸气上升冷却后凝结成云，在适当条件下形成降水这一过程是由太阳能驱动的水循环，是地球上淡水资源更新的关键机制中国的季风气候特征，即夏雨冬干，也与太阳辐射的季节变化引起的海陆温差变化密切相关太阳与四季形成春季夏季太阳直射点从南半球向北半球移动，北半球太阳高度角逐渐增大，白昼逐渐变长，太阳直射北半球，北半球接收太阳辐射最多，白昼最长，气温最高夏至这天，气温回升中国农谚春分麦起身反映了这一季节特征北京的白昼长达小时，而最南端的海南岛也有小时以上1513冬季秋季太阳直射南半球，北半球接收太阳辐射最少，白昼最短，气温最低冬至这天，太阳直射点从北半球向南半球移动，北半球太阳高度角逐渐减小，白昼逐渐变短，北京的白昼仅小时多，而黑龙江漠河只有小时左右气温下降中国传统秋分夜，一夜凉一夜描述了这一季节特征97地球公转与季节变化地球绕太阳公转，轨道近似椭圆形，公转周期约天地球与太阳的距离变化并不是季节变化的主要原因实际上，地

365.24球在北半球冬季时距离太阳最近，在北半球夏季时距离太阳最远季节变化的根本原因是地球自转轴相对于公转轨道平面倾斜约度这一倾角使得地球不同纬度地区在一年中接收的太阳

23.5辐射量周期性变化，从而形成了明显的季节差异太阳与昼夜变化地球自转与昼夜交替地球以自西向东的方向绕自转轴旋转，平均自转周期为小时分秒，这一现象导致了昼夜交替站在地球上观察，太阳23564似乎从东方升起，在正午达到最高点，然后向西方落下，实际上这是地球自转造成的视觉效果一日中太阳高度角变化太阳高度角是太阳与地平线之间的夹角，决定了太阳辐射的强度在一天中，太阳高度角从日出时的度开始增加，在正午达0到最大值，然后逐渐减小至日落时的度正午太阳高度角的大小与观测地点纬度和季节有关夏至日正午，北京约°040N的太阳高度角约为°，而同一天在南方城市广州约°，这一角度约为°，太阳几乎直射

73.523N90纬度对昼夜长短的影响由于地球自转轴倾斜，不同纬度地区的昼夜长短存在显著差异，且这种差异随季节变化而变化赤道地区°全年昼夜几乎等长，各约小时012中纬度地区如中国大部分地区四季昼夜长短有明显变化，夏季白昼长，冬季白昼短极圈地区°以上出现极昼和极夜现象在北极点，太阳在夏半年连续半年不落，冬半年连续半年不出

66.5小时小时分公里小时241341670/日食和月食日食的形成机制月食的形成机制日食是月球运行到太阳和地球之间，遮挡太阳光线而形成的天文现象尽管月球体积远小于太阳，但由于距离地球更近约月食发生在地球位于太阳和月球之间，地球的影子投射到月球表面上由于地球比月球大得多，地球的影子可以完全覆盖月球，38万公里，而太阳距地球约亿公里，从地球上看，月球和太阳的视直径几乎相同，使得月球能够遮挡太阳形成月全食当月球只有部分进入地球影子时，形成月偏食

1.5根据月球遮挡太阳的程度，日食可分为月食仅发生在满月时，但并非每个满月都有月食，这是因为月球轨道与地球公转轨道有约度的夹角，只有当满月恰好发生在5月球轨道与地球公转轨道的交点附近时，才会出现月食全食月球完全遮挡太阳，太阳周围的日冕可见，地面进入短暂黑暗环食月球位于远地点，视直径小于太阳，遮挡太阳中心部分，形成火环偏食月球仅遮挡太阳一部分太阳观测简史古代初步观测古埃及人崇拜太阳神拉，建造了精确朝向东方的神庙中国古代通过土圭测影确定节气，周代已能预测日食公元前世纪，中国天文学家落下闳制定了太初历，将回归年定为天，极为接近现

2365.25代测量值望远镜时代年，伽利略用自制望远镜观测太阳，发现了太阳黑子年，德国天文学家施瓦贝发现了太16101843阳黑子的年周期世纪，科学家开始利用光谱分析发现太阳大气中的元素，证实太阳主要由氢组1119成空间观测时代年，美国天空实验室首次对太阳进行空间观测年，太阳和日球层观测卫星发射，19751995SOHO至今仍在运行，提供了大量太阳活动数据年，发射了太阳动力学天文台，每天发2010NASA SDO回约的太阳高清图像

1.5TB现代综合观测年，美国帕克太阳探测器发射，成为首个触摸太阳的探测器，飞入日冕层年，欧洲太20182020阳轨道器发射年，中国首个太阳探测卫星夸父一号发射，标志着中国太阳探测进入新时代2022如今，国际太阳物理学界已建立全球太阳观测网络中国古代关于太阳的记载文字中的太阳中国最早关于太阳的文字记录可追溯到甲骨文时期日字的甲骨文形状为一个圆圈中有一个点，象形地表现了太阳的形象《说文解字》中解释日，实也太阳之精不虚，故谓之实从囗一一，象形这反映了古人对太阳作为实体天体的认识历法与太阳观测中国古代天文学家通过观测太阳位置变化发明了精确的历法系统周代已开始使用土圭测日影长度来确定季节，《周礼》中记载了以土圭测土深，正日景，以求地中的方法汉代张衡在《灵宪》中精确描述了二十四节气，这一独特的时间系统直接基于太阳在黄道上的位置，至今仍在使用日食记录中国保存了世界上最早、最完整的日食记录《尚书》中记载了公元前年的日食，这是世界上最早有确切日期的日食记2137录《春秋》中记录了次日食中国古代天文学家发明了筹算法预测日食，精度相当高36神话与民俗古代中国存在多种太阳神话，最著名的是羿射九日的故事《山海经》中记载汤谷上有扶木，一日方至，一日方出，皆载于乌描述了十个太阳轮流出现的神话中国传统建筑多坐北朝南，既是对太阳的尊崇，也是利用太阳光热的实用考虑太阳在中国传统文化中象征着光明、希望和皇权《天工开物》中的太阳应用《梦溪笔谈》中的太阳观察《诗经》中的太阳意象明代科学著作《天工开物》详细记录了利用太阳能制盐的方法，描述了在沿海北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中记录了他对太阳黑子的观察日中黑子，近地区如何建造盐田，利用太阳蒸发海水获取食盐这是世界上最早记录太阳能代但见一二这比伽利略用望远镜发现太阳黑子早了约年，显示了中国古500实际应用的文献之一代天文观测的精确性世界各国太阳神话埃及太阳神拉希腊太阳神赫利俄斯拉是古埃及最重要的神祇之一，通常被描绘为一个鹰头人身在希腊神话中，赫利俄斯驾驶着四匹火焰马拉的战车，每天的形象，头上戴着太阳圆盘古埃及人相信拉每天驾驭太阳从东方升起，横越天空，然后在西方落下他全知全能，能船横越天空，晚上则穿越地下世界，与黑暗势力抗争，次日看到人间一切最著名的故事是他的儿子法厄同偷驾太阳车，黎明再次升起许多法老自称是拉的儿子，以强调其神圣结果失控，几乎烧毁大地，最终被宙斯用雷电击落统治权北欧索尔日本天照大神在北欧神话中，太阳被拟人化为女神索尔，她驾驶太阳天照大神是日本神话中的太阳女神，也是日本皇室的祖战车在天空中奔跑，同时被一只名为斯科尔的巨狼追逐先神传说她因与弟弟须佐之男争吵，躲入天岩户，使预言中的诸神黄昏世界末日将发生在狼吞噬太阳和月世界陷入黑暗众神在洞外举行欢乐的仪式，吸引她出亮的时候不同于许多文化，北欧人将太阳视为女性，来，世界重获光明日本的国旗日之丸正是太阳的象而月亮视为男性征阿兹特克托纳蒂乌印度苏利耶托纳蒂乌是阿兹特克人的太阳神，他们相信宇宙经历过四个苏利耶是印度教中的太阳神，被描绘为驾驶七匹马拉的战车太阳纪，当前是第五个太阳纪为了维持太阳的运行，阿兹横越天空在《梨俱吠陀》中，他被称为世界之眼，象征特克人进行人祭，相信英勇战士的心脏和鲜血能为太阳提供着宇宙真理印度人每天清晨面向东方，向升起的太阳致敬，能量这也是阿兹特克文明大规模人祭的宗教基础这一习俗延续至今太阳在文学中的象征太阳的象征意义中国文学中的太阳自古以来，太阳在世界各国文学作品中都承载着丰富的象征意义在中国古典文学中，太阳意象丰富多彩生命与活力太阳的温暖和光明使万物生长，因此常象征生命力和活力旭日东升其道大光《诗经》,——希望与新生日出常被用来象征新的开始、希望和重生东方欲晓莫道君行早范仲淹《渔家傲》,——真理与智慧太阳的光芒驱散黑暗，常被比喻为真理照亮无知天街小雨润如酥，草色遥看近却无最是一年春好处，绝胜烟柳满皇权力与荣耀太阳的强大和不可阻挡，使其成为权力和荣耀的象征都韩愈《早春呈水部张十八员外》描绘早春阳光——时间流逝日升日落的循环是时间流转的自然象征一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红白居易《暮江吟》描绘夕阳——当代文学中，太阳常与革命和进步联系在一起如茅盾的《太阳照在桑干河上》，以太阳象征新中国的希望；郭沫若的诗歌《太阳礼赞》，将太阳比作革命力量西方文学中的太阳在西方文学传统中，太阳同样是重要象征莎士比亚《理查二世》中写道看那，他如何像太阳一样微笑，照耀这颗满是嫉妒的大地将国王比作太阳•海明威《太阳照常升起》以太阳象征生活的持续和希望，尽管一战后人们失去了精神支柱•加缪在《局外人》中将强烈的阳光描述为压迫和不合理的象征•叶芝在《拜占庭的水手》中写道那里，金匠们站在神圣的火焰中，就像太阳的怒火，将太阳与神圣和纯净联系起来•现代诗歌中的太阳当代诗人继续发展太阳的象征意义北岛《太阳城札记》太阳是一只金色的眼睛，照见我内心的孤独•余光中《乡愁》乡愁是一轮浓郁的秋千，悬挂在天涯，在朝阳中升起，在夕阳中落下•舒婷《致橡树》在阳光下相互辉映，以阳光象征美好的爱情关系•太阳的视觉与艺术表现太阳在西方绘画中的表现太阳是西方艺术中反复出现的主题，不同时期艺术家以不同方式表现太阳文艺复兴时期太阳常与宗教主题结合，象征神的光辉，如拉斐尔的《基督的变容》浪漫主义威廉透纳以其光芒四射的日出日落场景闻名，《战舰无畏号》中的太阳光线营造出壮丽氛围·印象派莫奈创作了多幅《日出印象》，捕捉阳光对色彩和氛围的微妙影响后印象派梵高的《向日葵》系列和《星月夜》中的太阳和星辰展现了他对宇宙的独特理解太阳与现代科技年月年月20188202111美国发射帕克太阳探测器，设计为人类历史上最接近太阳的航天器它将帕克太阳探测器首次触摸太阳，进入日冕层，测得当地磁场和粒子条件，确认阿尔文临界面的Parker SolarProbe七次飞掠金星调整轨道，最终在年接近太阳表面约万公里，相当于太阳半径的倍位置在太阳表面以上约万公里处2025690913001234年月年月20202202210欧洲航天局发射太阳轨道器，搭载种仪器，包括首次能够拍摄太阳极区的高中国成功发射首颗太阳探测科学技术试验卫星夸父一号，开启中国首次太阳探测任务它将对Solar Orbiter10分辨率相机它将提供太阳磁场与太阳风关系的关键数据太阳爆发活动进行综合探测，提高太阳活动预报能力中国夸父一号太阳探测卫星夸父一号卫星是中国的首个太阳探测专用卫星，于年月日发射成功取名夸父源于中国神话中追日的英雄，象征2022109着人类探索太阳的不懈精神夸父一号的主要科学目标包括观测太阳爆发过程中的电磁辐射•研究高能粒子的产生和加速机制•探测太阳爆发过程中日冕物质抛射的演化•研究太阳爆发影响空间天气的机理•卫星搭载了硬射线成像仪、莱曼阿尔法太阳望远镜等多种先进设备，能够全面观测太阳爆发过程中的电磁辐射、太阳风暴X等现象这些观测将帮助科学家更好地理解太阳活动规律，提高空间天气预报能力太阳活动对地球科技影响123卫星通信干扰电网系统风险航空航天安全太阳耀斑释放的射线和极紫外辐射会增强电离层密度，干扰短波无线电通信太阳风暴产生的地磁感应电流可能导致大规模电网故障年月，一次强太阳活动产生的高能带电粒子会对航空器电子设备造成干扰，增加航空器内部X19893太阳风暴引发的地磁暴会导致卫星定位误差增大，甚至短时间内使系统完烈太阳风暴导致加拿大魁北克省全境停电小时，万人受影响类似事件故障风险太阳风暴期间，极地航线航班的乘客和机组可能接受额外辐射剂量，GPS9600全失效年月的太阳风暴导致欧洲伽利略导航系统的部分信号中断长还包括年和年的电网故障强太阳风暴引起的地磁感应电流还会航空公司通常会调整航线以降低风险多颗卫星曾因太阳活动而损坏或失控，20031019722003达两天加速油气管道腐蚀如年银河号和年日本环境观测卫星1998122003年卡林顿事件1859历史上最强的太阳风暴发生在年月日，由英国天文学家理查德卡林顿首次科学记录，因此被称为卡林顿事件185991-2·这次太阳风暴的影响包括全球范围内观测到极光，低至夏威夷和加勒比地区•电报系统失效，有报道称电报机甚至在未接电源的情况下工作•一些电报操作员报告受到电击•某些电报纸着火•科学家估计，如果类似强度的太阳风暴今天发生，可能导致长达数月的大范围停电，全球经济损失可能高达数万亿美元太阳活动监测与预警为了减轻太阳活动的潜在危害，国际社会建立了多层次的太阳活动监测与预警系统空间天气预报中心美国、欧洲、中国等国家都建立了专门的太阳活动监测中心实时监测网络包括地面太阳望远镜和空间太阳观测卫星组成的全球网络太阳研究的前沿问题日冕加热之谜太阳大气最外层日冕的温度高达万度以上，远高于太阳表面约度的温度，这一现象违背了我们的直觉温度通常1005500——应随着距离热源的增加而降低这个被称为日冕加热问题的谜团自世纪年代被发现以来一直困扰着科学家2040目前有几种主要解释磁波加热理论太阳内部产生的波动沿磁力线传播到日冕并释放能量磁重联理论太阳磁力线断开重新连接释放巨大能量纳米耀斑理论无数微小的耀斑持续爆发加热日冕年发射的帕克太阳探测器已收集到支持磁波加热的证据，但这一问题仍未完全解决2018太阳磁场的复杂结构太阳磁场是驱动太阳活动的核心因素，但其生成和演化机制仍有许多未解之谜太阳发电机问题太阳内部如何产生和维持强大的磁场？磁浮现机制磁场如何从太阳内部浮现到表面？磁通量绳这些复杂的磁场结构如何形成，为何会变得不稳定？太阳周期变化为什么太阳活动呈现约年周期？不同周期强度为何差异很大？11科学家们利用日震学和磁流体力学数值模拟等手段研究这些问题，但完整理解太阳磁场仍需突破身边的太阳实验太阳光谱实验针孔成像观察太阳自制太阳能炊具用三棱镜或光盘将太阳光分解成彩虹色的光谱观察不同颜色的排列顺序，讨论为在硬纸板上扎一个小孔，让阳光通过小孔投射到另一张白纸上，可以安全地观察太用纸板和铝箔制作抛物面反射器，将阳光聚焦到一点，可以点燃纸张或烧水这个什么太阳光包含各种颜色进阶实验可以用简易分光仪观察太阳光谱中的黑线弗朗阳像，甚至可以看到较大的太阳黑子这种方法也可用于安全观察日食同样的原实验展示了太阳能的聚集和转化为热能的原理讨论太阳能的潜力和人类如何利用霍夫线，这些是太阳大气中元素吸收特定波长光线留下的指纹理解释了为什么树叶间的缝隙在地面形成小圆斑实际上是太阳的像这种清洁能源太阳能小风车制作一个简单的太阳能小风车，展示太阳能转化为机械能的过程准备材料黑色纸板、铝箔、细铁丝、轻质扇叶可用纸张制作

1.将黑色纸板一半覆盖铝箔，弯成半圆筒状

2.将风车扇叶安装在细铁丝上，放置在黑色与反光面的交界处

3.将装置放在阳光下，黑色部分吸收热量，反光部分保持凉爽

4.两侧温差产生气流，推动风车转动

5.这个实验展示了太阳能如何产生温差，进而转化为气流的动能，是理解太阳能发电原理的好方法如何安全观测太阳太阳观测安全警告直接用肉眼、望远镜或相机直视太阳会导致严重的眼睛损伤，甚至永久性失明！太阳辐射中的紫外线和红外线都可能损伤视网膜，而且这种损伤通常是无痛的，当你感觉到不适时，伤害已经发生请务必使用专业的太阳观测设备和方法适合的太阳观测方法不安全的观测方法学校安全观测建议针孔投影法最简单安全的方法，通过小孔将太阳像投射到白纸上观察烟熏玻璃无法有效过滤紫外线和红外线，极其危险始终有成人监督所有太阳观测活动•专业太阳滤镜必须使用专为太阳观测设计的滤镜，如太阳滤镜片曝光胶片现代胶片不含银，无法提供足够保护优先选择投影法而非直接观测Baader•太阳观测镜专门设计的太阳观测设备，如太阳望远镜不是设计用来过滤太阳辐射的，使用它们观测太阳极其危险如使用设备，确保所有设备都有适当的太阳滤镜H-alpha CD/DVD•日食眼镜只能在特定日食活动中使用，普通时间观测太阳不够安全普通太阳镜不足以保护眼睛免受集中太阳光的伤害向学生反复强调太阳观测的安全规则•普通滤镜组合没有经过专业认证的滤镜组合都不安全考虑使用网络直播或天文台提供的太阳实时图像•事先联系当地天文协会获取专业指导•制作简易太阳投影盒这是一个适合学校活动的安全太阳观测工具准备一个长纸盒如鞋盒

1.在盒子一端中央扎一个小针孔

2.在盒子另一端内侧贴一张白纸作为投影屏

3.在盒子顶部开一个小窗口用于观察投影屏

4.使用时，将针孔对准太阳，通过顶部窗口观察投影屏上的太阳像

5.太阳相关趣味问答1为什么有时太阳是红色的？2为什么早晚太阳变大变扁？日出和日落时，太阳光穿过大气层的路径最长，光线中的蓝色和绿色部分被散射得更多，只有红色和橙色光波到达我们这是大气折射造成的视觉错觉当太阳接近地平线时，来自太阳下缘的光线比来自上缘的光线穿过更多大气层，因此下的眼睛，使太阳呈现红色同样的原理也解释了为什么天空是蓝色的蓝光被大气散射到四面八方当空气中有大量缘受到的折射更强，视觉上使太阳下部被抬高，而上部则影响较小，导致太阳看起来扁平至于太阳看起来变大，这——尘埃或污染物时如沙尘暴或严重污染天气，散射效应更强，太阳在白天也可能呈现红色是一种被称为月亮错觉的心理效应，当天体靠近地平线时，我们的大脑会将其与地平线上的参照物进行比较，误判其为更大实际上，如果用仪器测量，日落时太阳的视角大小与中午时完全相同3太阳表面为什么有颗粒状结构？4太阳是否总是从东方升起？通过专业太阳望远镜可以看到太阳表面呈现颗粒状结构，这些被称为光球粒每个光球粒直径约公里，寿命约严格来说，太阳并不总是精确地从正东方升起只有在春分和秋分这两天，太阳才恰好从正东方升起，从正西方落下1000分钟这些结构是太阳对流层顶部热气体上升、冷却后下沉的可见表现上升的热气体中心形成明亮的颗粒，周在北半球，夏季太阳从东北方向升起，从西北方向落下；冬季则从东南方向升起，从西南方向落下这一现象与地球自8-20围下沉的冷气体则形成较暗的边界整个太阳表面有数百万个这样的对流单元，就像沸腾的水面上的气泡这种现象也转轴的倾斜有关此外，在极圈内的地区，由于极昼和极夜现象，太阳可能连续数天或数月不升起或不落下，无法定义被称为太阳表面的沸腾东升西落更多有趣的太阳问题太阳是什么颜色的？尽管看起来是黄色或橙色，太阳实际上是白色的太阳发出的光包含所有可见光谱颜色，混合后呈现白色我们看到的黄色是大气散射造成的如果太阳突然熄灭会怎样？如果太阳突然熄灭，地球上的光线会在大约分秒后消失光从太阳到地球的传播时间温度820会迅速下降，几周内降至零下数十度，几个月内大部分海洋表面会结冰太阳会爆炸吗？太阳不会像超新星那样爆炸，因为它的质量不够大太阳会经历红巨星阶段，然后逐渐失去外层，最终成为白矮星太阳与时间计算为什么一年有天？这接近地球绕太阳公转一周的时间约天为弥补这天的差异，我们使用闰年系统

365365.

240.24为什么一天有小时？小时制来源于古巴比伦的六十进制，他们将白天和黑夜各分为个时段中国古代则将一天分为242412个时辰12太阳与地球未来现在至亿年后110太阳亮度逐渐增加，约每亿年增加地球平均温度缓慢升高，导致更多水汽进入大气，增强温室效应科学家预10%测，约亿年后，地球表面温度将升至℃，海洋开始大规模蒸发，地球生物圈面临严重威胁5-1060-802亿亿年后10-40太阳亮度继续增加，地球海洋完全蒸发，形成类似金星的极端温室效应环境地表温度可能超过℃，地球表面将200不再适合已知生命存在这一阶段，太阳仍是一颗主序星，内部结构变化不大亿年后350太阳核心氢燃料耗尽，核心开始收缩，外层膨胀，太阳进入红巨星阶段太阳直径扩大约倍，表面温度降至约100℃，呈现红色太阳亮度可能增加倍以上膨胀的太阳将吞噬水星和金星，地球可能逃过被直接吞噬的30001000命运，但表面将被完全融化470-80亿年后太阳外层被抛射到太空，形成行星状星云，剩下的核心成为一颗白矮星，体积约为地球大小，但质量约为太阳一半这颗白矮星将在数十亿年时间里缓慢冷却，最终变成一颗冰冷的黑矮星太阳抛射的物质将融入星际介质，可能成为新一代恒星和行星系统的原材料人类文明的可能出路面对太阳演化的不可避免，人类文明的长期生存可能有几条出路行星工程通过大规模地球工程技术调节地球气候，如在太空部署遮阳伞，减少到达地球的太阳辐射星际移民在太阳系外寻找适宜居住的行星，建立人类殖民地最近的潜在目标是比邻星，距离地球约光年b

4.2改造其他行星随着太阳亮度增加，现在过冷的火星可能进入宜居带，人类可考虑改造火星为第二家园人工生物圈建造完全人工控制的生存环境，如太空站或地下城市，减少对自然环境的依赖小结与互动我们学习了什么？互动思考题太阳是一颗中等大小的恒星，直径约万公里，质量是地球的万倍如果太阳突然消失，地球和人类生活会发生什么变化？请思考以下几个方面•13933•太阳通过核聚变反应产生能量，每秒释放4×10²⁶焦耳的能量•温度变化会如何？多快会感受到变化？太阳由核心、辐射层、对流层、光球层、色球层和日冕组成•植物和动物会有什么反应？•太阳活动如黑子、耀斑和日冕物质抛射对地球有重要影响•海洋会发生什么变化？•太阳支持地球上的生命存在，驱动气候和水循环•人类社会和技术系统会如何应对？••太阳将在约50亿年后进入红巨星阶段，最终成为白矮星•在没有阳光的情况下，人类文明可以维持多久？太阳知识飞花令以下是一个有趣的课堂活动，帮助学生巩固太阳相关知识活动规则关键词示例将全班分成若干小组黑子例如太阳黑子是太阳表面温度较低的区域

1.教师提供一个太阳相关的关键词（如黑子）核聚变例如太阳通过核聚变将氢转化为氦释放能量

2.各组轮流说出一个包含该关键词的太阳知识点光球例如光球层是我们看到的太阳表面

3.不得重复已说过的知识点日冕例如日冕是太阳最外层大气，温度超过万度

4.100答不上来或回答错误的小组淘汰日食例如日全食时可以看到太阳的日冕

5.最后留下的小组获胜

6.课后延伸与作业太阳位置观察记录创意太阳艺术表现太阳能小实验选择学校操场上的一个固定位置，在一天中的不同时间如每小时记录太阳的位用绘画、剪纸、粘土或其他艺术形式，创作表现太阳的作品可以是写实的太尝试完成一个简单的太阳能实验，如制作太阳能烤箱用纸盒、铝箔和透明塑料置和影子的长度可以使用简易日晷或直接标记影子位置将观察结果绘制成阳图像，也可以是想象中的太阳神话场景，或者未来人类利用太阳的科幻场景膜，测试它在阳光下能达到的最高温度；或者制作一个太阳能水泵使用塑料瓶图表，并思考不同季节这一观察结果会有什么不同？为什么会出现这些变化？在作品中尝试融入课堂上学到的太阳知识，并在班级内举办小型展览，相互分和黑色纸板，观察太阳热能如何推动水流动记录实验过程和结果，分析实验享创作灵感成功或失败的原因推荐阅读与资源《太阳探秘》适合中小学生阅读的太阳科普读物，包含丰富的太阳知识和精美的太阳照片《十万个为什么宇宙卷》包含许多关于太阳的有趣问题和解答《中国古代天文学》介绍中国古代对太阳的观测和研究，适合了解传统文化中的天文知识太阳观测网站提供太阳的实时图像和最新研究成果NASA中国科学院国家天文台公众网站提供中文天文科普资源和太阳观测信息。