[科普中国]-“万物生长靠太阳”，母亲节的祝福别忘了它

5月10日是母亲节，“月明闻杜宇，南北总关心”，值此之时，或就近团聚，或借助科技的便利与父母视频相会，不失为一件美事。

说到人类的母亲，大家会想到养育了70亿人和数不清的动植物的地球。母亲也有她的母亲，今天我们就来和大家一起讲述地球所处的太阳系大家庭的母亲——太阳。

SOHO探测器对太阳的成像

来源：https://www.esa.int/ESA_Multimedia/

为什么说太阳是太阳系的母亲？

现在的理论假说认为，包括地球在内，太阳系的其他天体都是在太阳形成中孕育出来的。

约46亿年前,太阳系是一片巨大分子云，在引力作用下坍缩逐渐形成中性庞大的太阳。形成过程中，一些气体和尘埃形成了圆盘状云，或是尘埃颗粒，并收缩形成1-10公里直径尺度的块状物, 块状物互相碰撞形成更大尺寸的“微行星”，最后进一步相撞逐渐加大，渐渐形成了行星、卫星、陨星和其他小型天体的太阳系天体系统。

尽管理论还会有许多发展和完善，但位于中心且巨大的太阳毫无疑问在太阳系的形成中占据举足轻重的地位。

艺术图：太阳系的形成

来源：https://solarstory.net/objects/solar-system

太阳的引力，将整个太阳系凝聚在一起。

太阳距离地球1亿5千万公里，身居太阳系的中心，正是由于她巨大的引力，才能吸引众多天体围绕她组成太阳系。她就像家庭的支柱，是小朋友们仰仗的高大的背影。

太阳非常巨大，直径约139万公里，是地球的109倍，我们熟知的八大行星手拉手也不够这么长；太阳的体积约是地球的130万倍，假如地球是一个身高1米的小学生，太阳差不多是一座30层以上的大楼；太阳的质量约是地球的33万倍，占了太阳系总体质量的99.86%。

极紫外辐射拍照中的日珥，以及地球的大小（图中白色）

来源：NASA

地球上万物生长靠太阳。

“谁言寸草心，报得三春晖”，母爱正如阳光，温暖且不求回报。我们每天都接受着来自太阳的光和热。

太阳的热量来自她内部的核聚变，也就是从太阳中心到约35万公里直径范围的核反应区，预计每秒钟有质量为6亿吨的氢经过核聚变，损失约400万吨的质量，转化为能量释放。

在核反应区之外，一直到约120万公里直径范围是太阳辐射区，辐射从内部向外部多次被物质吸收而又再次发射，直到传导到外层的对流区；对流区约十几万公里厚，太阳气体热的物质向外、冷的物质向内，通过对流把能量向外传输到太阳大气的光球层。

太阳结构示意图 来源：http://www.phy.cuhk.edu.hk/

太阳光球层就是我们常说的约6000度的太阳表面。太阳大气从里向外按照温度的变化分成光球层、色球层、过渡区和日冕。最外层的日冕有上百万公里厚，温度也可以达到上百万度。黑子、日珥等太阳大气的常见结构都要比地球更加巨大。太阳的总辐射功率是3.828×10的26次方瓦特，也就是382.8亿亿亿瓦特，其中到达地球的能量只有约22亿分之一。近年来发射的“帕克”太阳探测器，就是打算到近处去观察太阳的大气。

“帕克”太阳探测器艺术图 来源：https://media.nature.com/

母爱不仅仅是无私，更体现在无微不至的关怀。

地球以及其他八大行星，还有许许多多的小天体，就时刻包裹在太阳发出的太阳风当中，也就是太阳源源不断释放到宇宙空间当中的质流。

太阳风主要是质子和电子组成的等离子体，速度可以达到每秒数百公里，73%的成分是氢，其中还有来自太阳的磁场。尽管太阳风十分稀薄，在地球附近每立方厘米只有几个到几十个粒子，无法用眼睛看到，但是我们的眼睛可以捕捉到彗星，它那长长又明亮的尾巴就是在太阳风的作用下形成的，所以尾巴总是背对着太阳伸展。

太阳风的范围非常大，可以一直伸展到120倍日地距离，也就是距离太阳大约180亿公里范围。人类发射的“旅行者”1号和2号探测器在最近几年相继飞过了这个边界。

“旅行者”号探测器与太阳风边界结构的示意图 来源：NASA

除了地球，太阳还有许许多多的孩子。能拉住将近60万亿亿吨的地球以每秒30公里的速度在宇宙中飞行，足见太阳引力之强，而由太阳的引力所吸引起来的太阳系范围，自然也非常巨大。

如果只是讨论我们熟知的冥王星的轨道，它距离太阳大约是30-49倍的日地距离，也就是约44-74亿公里。但其实冥王星之外还有许许多多的天体被太阳所吸引，最远可能有6-8万倍的日地距离，大约是1万亿公里。这些距离非常遥远的区域被称为柯伊伯带（Kuiper belt）和奥尔特云（Oort Cloud），它们是彗星的源头。

根据预测，尽管“旅行者”号探测器已经飞出了太阳风的边界（约180亿公里远），但可能还要花300年才能达到奥尔特云内层，再花3万年才能飞到奥尔特云的尽头。

正如人类想要尽可能理解太阳，也希望每一个人都能理解自己的母亲。