太陽

主要教學內容：

從地球看太陽

從地球看出去，太陽是一顆明亮、閃耀的黃色球體，亮到讓人不能直視，它的視星等大約是 -26.7。早晨日出或傍晚日落時，太陽常常看起來橙紅色，這是因為大氣會把短波長的藍光散射掉，留下比較不容易被散射的紅光，所以我們看到的太陽就變紅了。

表面活動熱鬧的太陽

太陽的「表面」其實不是平滑的，而是充滿各種動態現象，包括黑子、閃焰、日珥和像沸水一樣翻滾的粒狀結構。這些現象和太陽強大的磁場有關，也會隨著大約 11 年的太陽活動週期而變化。從內到外，太陽的「大氣層」可以分成三層：光球層、色球層和日冕。每一層都有不一樣的樣貌與特性。

太陽的「表面」：光球層

光球層（Photosphere）是我們從地球看到的太陽表面，厚度約 500 公里，溫度大約是攝氏 5,500 度，發出幾乎所有可見光。

我們看到的亮亮太陽，就是來自這一層。這裡也有許多活動的現象，例如：

• 粒狀結構（Granulation）：就像太陽表面在「冒泡泡」，這些明亮小顆粒大約 1,000 公里寬，是熱氣體從內部上升冷卻後下沉造成的對流現象，每個顆粒大約持續幾分鐘。
• 太陽黑子（Sunspots）：表面出現的黑點，溫度比周圍低（約攝氏 3,500–4,500 度），是磁場阻礙對流造成的。黑子大小差很多，有時像地球那麼大，常成對或成群出現，而且會隨著太陽活動週期增減。
• 光斑（Faculae）：和黑子相反，是比較亮的區域，通常出現在黑子旁邊，因為磁場造成這裡略微升溫。

圖說：透過可見光觀測，我們可以看到太陽的光球層，其表面分布著太陽黑子。

過渡地帶：色球層

色球層（Chromosphere）位於光球層上方，厚度大約 2,000–3,000 公里，溫度由下往上升高，約從攝氏 3,700 度升到 17,000 度左右。一般情況下看不太到，只有日全食或用特殊濾鏡（例如 Hα 濾光片）才能看到它淡紅色的樣貌。這一層有不少特殊現象：

• 針狀物（Spicules）：像小噴泉一樣噴出細長氣流，直徑大約 500 公里，高可達 10,000 公里，持續時間 5–10 分鐘，看起來像太陽表面的「毛刺」。
• 日珥（Prominences）：懸在太陽邊緣的電漿雲，由磁場支撐，有時像大拱門，有時像火焰，可以持續數週。
• 閃焰（Flares）：色球層中的磁場突然重新連接，釋放出巨大能量，在幾分鐘內產生強烈紫外線與 X 射線，會對太空天氣造成很大影響。

圖說：透過 H-alpha 波段觀測，我們得以看到太陽的色球層，並清楚觀察日珥等活動現象。

外層大氣：日冕

日冕（Corona）是太陽最外層的大氣，延伸幾百萬公里，溫度可高達攝氏 100 到 200 萬度。雖然溫度超高，但因為密度低，所以它發出的可見光非常微弱，平常看不到，只有日全食或用特殊儀器才能觀察。

• 冕洞與冕流（Coronal Holes & Streamers）：日冕外觀像銀白色的光暈，活動旺盛時呈圓形，寧靜時拉長成流線型。冕洞是密度低的黑暗區域，冕流則是沿著磁場線延展的明亮結構。
• 日冕物質拋射（CME）：當日冕爆發時，會將大量電漿以數百到數千公里每秒的速度拋向太空，可能影響地球的磁場與通訊。
• 太陽風：太陽風是日冕持續釋放出來的帶電粒子流，速度大約在每秒 300 到 800 公里之間，會影響整個太陽系。當它與地球磁場互動時，有時會產生極光這種壯觀的現象，特別是在太陽風速度較快或磁場方向與地球相反的情況下。
• 日冕的高溫：儘管位置在太陽外層，但卻比靠內的光球層還熱，這可能是因為太陽磁場釋放的能量使電漿粒子運動速度變快，導致溫度升高。這種「為何外層反而更熱」的現象，至今仍是天文學研究的重要課題。

圖說：在日全食發生時，月亮遮住了強烈的光球層，使我們能以肉眼直接看到原本難以觀測的日冕，也就是太陽的外層大氣結構。Image Credit & Copyright: Phil Hart

總結：活力四射的太陽

太陽的外觀由光球層的明亮表面、色球層的紅色火焰和日冕的銀白光暈組成，各層都展現出太陽的動態與活力。

從粒狀結構與黑子，到日珥與閃焰，再到日冕的爆發與太陽風，這些現象都是太陽作為一顆活躍恆星的重要表現，也直接影響整個太陽系的環境。