二 大环境内太阳恒星

太阳恒星使地球星上有人类 生物的出现依赖空气、水、阳光。事实上， 适当的阳光是最重要的。如果太阳辐射太强或太弱，甚至全无辐射，空气与水也要发生变化。

阳光虽然这样重要，然而古代中国人对它却重视不够，例如中国人往往只喜欢“风调雨顺”，而不喜欢“夏日炎炎”。古人常说：“天行健”，显示中国古时就已认识到日、月、星运行有规律，且有稳健的持续性。中国人“自强不息”，确有道理。

太阳似慈母的温暖，当冬去春来，风暖、水暖、山暖、草木青青，鸟鸣嘤嘤。“春来也”！这一切也都是太阳给人类和一切有生命的东西带来的热量。太阳恒星控制着地球星面的气候，如果地球星距它更近些，地面可能会全部化为大沙漠；如果距太阳远些，地面又可能会被冰雪所覆盖，生物在冰雪的下面被压为化石。这说明，地球星成为人类之家并不简单，与太阳恒星有密切关系。

太阳恒星的特征 太阳是我们生存所依赖的恒星，它正值中年，年龄估计有 50 亿岁。最近 20 亿年内十分稳定，其质量、温度、辐射与往昔一样，均未有明显变化。将来当它进入百亿岁高龄时，它的形象同现在一定会完全不同。推测未来，必须先了解现在。兹将太阳的特征及其数据，择要列举如下。

太阳属于昼间恒星（daytime star）或本地恒星（localstar）。为太阳系的中心天体。

太阳属于银河星系，既进行自转，又环绕银心进行公转，距银心约 3 万

光年或 1 万秒差距。

视星等为-27 等（或-26.86 等）。绝对星等为+4.71 等。

光谱方面是黄光，属 G2 型，星光为黄白色。

体积方面属于矮星类，为 1.412×10¹⁸ 立方公里，是地球体积的 130 万倍。

距地球星的距离为一个天文单位（14900 万公里）。

半径有 69.6 万公里长（直径长 139.2 万公里），视直径超过半度。

太阳的亮度等于满月时月光的 40 万倍，等于夜空所有的星射到地面上的

亮度 600 万倍。由于距离遥远，许多目见的恒星事实上都比太阳亮。太阳的质量为 1.9×10³³ 克，约为地球星 33 万倍。

太阳平均密度是 1.41 克/厘米 ³。核心密度比水大 150 倍。

太阳表面重力为 2.73×10² 米/秒 ²，等于地面重力的 28 倍。

太阳主要元素有二：氢占 71%，氮占 27%，合计占 98%。其余 2%的太阳元素中，已证实有 60 种元素在地球星上也有，但已因太阳高温而化为气体，例如铁、镍、钙、铝、氧、氖、镁等。

太阳表面辐射的光到达地球表面需时 499.012 秒（简说为 500 秒）或 8

分 18 秒。

太阳总辐射功率即总能量输出为 3.86×10¹³ 尔格/秒。太阳表面逃逸速度为 618 公里/秒。

太阳光球温度为 5780°K，核心温度为 1500 万°K，也可能有 2000 万°

K。

太阳自转轴与黄道轴之间的交角是 7°，与黄道面之间的交角是 83°。太阳自转一周所需的时间，由于它本身是气体，因此各纬度时间不同。

赤道约为 25.3 日（地球日），赤道上黑子东移最快；南纬、北纬 20°处为

27.2 日；南、北纬 40°为 28 日；南、北纬 60°为 31 日；极区为 34 日。自转平均速度为 27 日。

太阳常数，是太阳光线垂直透过地球星大气层射来，每 1 分钟每 1 平方

厘米地球星表面所得到的太阳辐射能，为 1.97 卡，简为 2 卡。这所得的太阳

辐射能主要来自可见光波段及其附近，约由 3000 埃到 8000 埃。这个太阳常数很稳定，因此它影响地面上各地区气候每年表现的特征都稳定。如果这常数有变化，地面上气候系统也必然有变化。

太阳系半径指由太阳恒星中心到冥王星中心，平均距离有 59 亿公里长，

相当于 40 天文单位。光行由 5.3 小时（近日点）到 5.6 小时（远日点），平

均为 5.45 小时。

太阳系球体直径为 120 亿公里。球内充满太阳风。风的方向与太阳引力方向完全相反，冲过冥王星轨道继续向外吹，能量消耗完尽才停下来。时间久了，在距太阳一定距离的太空内，粒子积聚较富，形成一个薄薄的球壳， 叫做“太阳系球晕”。这个球晕是笔者的推想。笔者相信它的存在。

太阳附近的恒星，距离在 10 光年以内的，有以下这些：

半人马座α星。其中比邻星（Proxima Centauri）距太阳为 4.27 光年， 或 1.31 秒差距，视星等为+11.8 等。亮度只有太阳的 1/10000。它是半人马座αC（α Cen C ）。尚有阿耳法 A 及阿耳法 B，距太阳 4.3 光年。前者视星等为-0.01 等，后者为+1.3 等。

巴纳德星（Barnard Star）距太阳 5.93 光年或 1.82 秒差距。视星等为

+9.5 等。它在蛇夫座（Ophiuchus）内。有两颗类行星绕着它进行公转，类似太阳系行星系统。

佛耳夫星（Wolf 359）距太阳 7.6 光年或 2.38 秒差距，光谱为 M8 型， 视星等+13.5 等。

拉兰德星（Lalande 21185）距太阳 8.1 光年，光谱为 M2 型，视星等+7.5 等。

鲁屯星（Luyten 726-8A）距太阳 8.4 光年，光谱为 M6 型，视星等为+13.0

等。

天狼星（Sirius A）距太阳 8.6 光年。光谱为 A1（天狼星伴星 B 为 Wd 型），视星等为-1.5 等（伴星 B 为+8.7 等）。

露斯星（Ross 154）距太阳 9.4 光年，光谱为 M5 型，视星等为+10.6 等。

这说明距太阳 10 光年以内的星能够目见的只有天狼星。此外，南天半人

马座αB 星可见。其余全看不见。距太阳由 10 光年到 13 光年中，尚有 16 颗恒星，目不能见，是视星等太低的缘故。

太阳属于星族 I，是青年星 太阳是青年星，时年 23 岁。读者如若不信， 我算给你们看。人在地球星上绕日一周，算是一岁；绕日 23 周，就是 23 岁。

太阳恒星环绕银河星系中心，每 2.2 亿地球年可完成一周，叫做一“银河年”

或“太阳年”，这是太阳的一岁。太阳自形成到现在有 50 亿地球年，相当于

22.7 银河年，即它尚未完成 23 周，是未满 23 周岁的一颗恒星。将来到它满

40 岁（银河年）时，相当于地球星 88 亿岁，这时它还不老，尚能依照现在

的状态去照顾地球星上的人类。地球星现已满 46 亿岁，到 88 亿岁尚有 42 亿年的时间，人类尚有足够的时间去准备移民到其他星球上。42 亿年则相当于地壳由古生代到全新世时间的 7 倍。由三叶虫出现到石器时代，约有 6 亿

地球年。由石器时代到现在也不过 1 万年。

图 8 夕阳半沉时日轮呈白色A：白色日轮。B：黄色光辉。C：橙色光辉。D：红色光辉。

太阳进入老年可变为红巨星 太阳恒星的视运动为每日东出西落。太阳在天空中，光彩艳丽。但绝对不可用肉眼去直接观望，因为太阳所辐射的γ线、X 射线、紫外线如果射入人眼中，会烧毁视神经，当即眼瞎，成为盲人。只有在日出或日落时，即太阳有一半为地平线遮盖时才可以望它一眼，因为地面附近多尘土，可以干涉日光。

但是，太阳形象及其活动并非永久不变。由于人的年龄最高不过百多岁， 所以很难觉察到太阳的变化。如果以银河星系的 120 亿岁来作比较，太阳才

50 亿岁，它核部剩余的氢尚可再燃烧 50 亿年，因此，很明显，太阳现在还是一颗青年星。

太阳不仅有变化，而且也会衰老，还能死亡。当太阳核部的氢全部燃烧完尽，核融合结束，引力向内部加强，恒星核部的氢全变为氦，但未燃烧。后来，引力加大，氦也被点燃，开始燃烧，转化为碳。碳比氦更重。氦开始燃烧后所产生的能量也向外冲，抗拒引力。这时候，恒星外层的氢逐渐开始燃烧而变为红色，而且向外扩展，使太阳变成为一颗红巨星。如果恒星的质量等于我们的太阳，它开始氦燃烧，显示这恒星的生命已进入最后的阶段， 进而再变为超红巨星。

等到氦燃烧完尽，核部全部化为碳。由于温度不高，压力不强，刚刚制成的碳不可能被点燃。当这颗恒星超过 100 亿岁后，所有的融合全部停止。没有融合，就没有能量由核部向外冲。这时候恒星的引力由外向中心急剧地压下去，外层当然被抛弃，成为星壳。内层（剩下的部分）由于引力塌缩， 变为密度极大的白矮星。

红巨星转化为超红巨星后才抛弃它的外层，成为星壳。抛弃的方法是大爆炸，叫做“星爆”。依据最新的假说，巨星的核部先开始缩小，使核部与外层渐渐分离，形成极稀薄的中间层。最后受引力塌缩，一声爆炸，外层与核部完全分开。在开始断裂之时不及 1/1000 秒，产生一个大波，外层受到震荡，向太空远方飞去，秒速可达 1000 公里或 10000 公里。又因爆炸过于强烈， 粒子重新组合，形成更重的元素。例如金元素、铅元素，散布于宇宙星际空间之内。这些元素互相撞碰，结合为流星体、小行星，绕着恒星公转。如进一步再演化，将成为黑矮星，撞碰碎裂化为宇宙尘，组成黑暗星云。这是许多许多亿年以后的事了。

太阳的多样运动 太阳恒星有五种运动：（A）太阳球体自身的胀缩运动。因为它是气态，核心部热能极高，会发生“热核反应”。当内部发生大爆炸时，它就膨胀；恢复常态时它就比较小。（B）太阳自转。因为是气态，各纬度自转速度不同；内外部的也不相同。太阳赤道自转一周，需 24.65 日（地球日，以下同），相当于地面上三周半时间。纬度 40°是 27.48 日；90°是34 日。简单地说，太阳赤道自转一周为 25 日，高纬度是 30 日。内层较外层

为快，可能不及 10 日。（C）太阳公转。太阳带领太阳系内大小天体，包括地球星在内，参加银河星系的自转。从太阳本身来看，就是环绕银河系中心进行公转，环绕一周约需 2.2 亿年（地球年），被称作“宇宙年”。（D）向前直进。太阳位于银河星系之内，它的位置并非永恒不变，而是不停地前进。据说，太阳正受某大星的引力向武仙座（Hercules，在天琴座附近）直进。秒速约 250 公里。（E）随银河星系前进，方向不明。

太阳有这么多的运动，但是人们看见的只是太阳每日由东方上升，地面接受它的光热，然后又从西方落下这样的运动。

太阳活动与宁静的太阳 太阳表面上的活动，叫做太阳活动。黑子、光斑、耀斑等现象忽然发生，忽然消失，显示了太阳生命的活耀。黑子是太阳表面活动的领导者。黑子出现后，光斑、耀斑也跟着出现。日珥也是太阳明显的活动特征。此外，尚有谱斑。太阳活动具有周期性，且与黑子有关系。

宁静的太阳指与太阳活动无关系的一切现象。光球表面上米粒组织及色球上的针状物，还有日冕等等，都是宁静太阳的形象。

太阳内部有热核聚变 太阳表面并不和善，十分可怕。它射出数万公里高的大火焰，还有比地球星大得多的火坑。这火坑就叫做“黑子”。事实上， 它并不黑。太阳由发射星云演化成为恒星，后来又以热核反应得到能源。太阳中心温度已达 1500 万°K，也有人估计为 2000 万°K，压力约为 3000 亿个大气压。由于高温及高压，核部内粒互相撞碰，结果出现热核反应。四个氢原子化为一个氦原子，在演化的过程中，释放大量的能。太阳内部生产核能， 类似地面上核能电厂。太阳内部核电厂远比整个地球星大许多倍。据估计， 氢原子的消耗量每秒可达 8 吨。这 8 吨氢原子只有 6 吨用于生产氦原子，其

余 2 吨化为“能”和无数的“中微子”。中微子形成后即由太阳内部向外传播。它前进的速度与光速相等，且有强大的穿透力。例如地球星，中微子自由通过，毫无困难。所谓中微子，是一种不带电的基本粒子，静止质量是零。它不与其他物质发生作用。因此，可以自由通过，不受阻拦。太阳辐射中有2%是中微子。它在太阳核部内形成后，不过两秒钟时间就到达太阳表面进入太空。再经过 500 秒钟即穿过地球星表面。据说，地球星表面平均每 1 平方

厘米每 1 秒钟内可有 1000 亿个中微子通过，但并无人觉察。中微子对于人类有何作用，尚在观测中，可能助人有才智。

太阳核部生产质子，向外传播却是困难重重。所谓质子，是构成原子核的粒子，带阳电，易与其他物质发生作用。当它由太阳内部向外传播时，受到其周围粒子的拉拉扯扯，处处留难。它与中微子不同，看太阳密密实实， 没有罅缝，东撞西碰，就是走不出来。它由核部走到表面需要 100 万年的时间。太阳恒星向外辐射的能量有 90%为电磁波所带走；有 2%为中微子所带走。电磁波包括红外线、可见光波、X 射线及伽马线，到达地面只用 8 分多钟， 但这段距离喷气客机可能航行 20 年之久。

太阳恒星外层明亮，内部一片漆黑，比什么都黑。太阳内部的核反应， 叫做“质子-质子链”（proton-protonchain；简写为 pp chain），由氢原子核质子转变为氦原子核质子。当太阳核部温度升高超过 800°K 时，气体的粒子急剧活动，氢的质子与氢的质子互撞，转化为氦的质子，同时释放出大量的能量，并由核部向外传送。氢转化为氦的过程十分复杂。简单地说，用六个质子与两个电子作原料，可以造出两个质子、一个氦原子、两个中微子及大量的γ线。更简单而形象地说，把四个氢原子放在锅里炒，可以炒出一

个氦原子。

太阳核部内所生产的能量，全由γ线向外运。γ线是不可见的，因此， 太阳内部昏黑一片。这说明，太阳光球层以下全是暗的，愈向核心愈黑暗。太阳核部半径长达 20 万公里。这个核部是太阳的核能工厂。太阳向外所辐射的能量全在这里生产。能量产生后必须向外送。因此，核部以外是能量外移层，厚度约 20 万公里。再向外是对流层，厚度有 25 万公里。再向外，能量已化为电磁波，其中有可见光波。光波出现后，昏暗化为光亮，形成光球层。太阳由中心到光球层表面的直径长达 139.2 万公里，简为 140 万公里。虽然是气态，但受中心引力而缩为庞大的圆球体。赤道部无明显的隆起，这与地球星赤道部有明显的隆起截然不同。

太阳的光球及其表层变化 光球（photosphere）是太阳的外壳，同时也是太阳大气层最里面的一层，厚度约 500 公里。光球层很亮，但不透明，其下面究竟是什么只是全凭人们的推想。研究中微子是推测太阳内部结构的一种方法。由太阳中心到光球表面，能量要通过 139 万多公里远，它如何传递？ 没法知道。γ线波长极短，在核部内可能更短。对流层是太阳中层，压力较核部为低，气体才有流动。γ线进入对流层后，受氢原子撞碰无法通过；必须把它的波长拉长，才可以通过。波长加大后变为 X 射线，就能继续向外运送能量。但是依旧受到原子撞碰，不能通过，必须把波长拉得更长些才好通过，因此，X 射线又变为紫外线，把能量送入光球层内。当紫外线前进时依旧受阻。因此，紫外线的波长再度拉长，变为可见光波，由紫光波变为青蓝绿到黄橙红的光波。光球的表层主要由人眼可见的光波组成。

光球层的表面有“黑子”（sunspot）及“米粒组织”（granulation）。前者是光球表面上黑斑；后者是粒状组织，一粒接一粒地发亮。与黑子同时发生的尚有光斑（faculae）及耀斑。古代中国人把黑子叫做“踆鸟”（据《淮南子》），又名“金鸟”（“日中有三足鸟”，据《辞源》）。一个黑子的面积可以比地球星大。通常由 1000 公里到 20 万公里。黑子是太阳表面温度较低而形成的暗区。光球表面温度是 5800°K。黑子的中央暗黑部分叫做“本影”（sunspot umbra），本影周围有半暗区叫做“半影”（sunspot penumbra）。本影区内温度为 4200°K，比光球表面温度低 1/5。黑子并非真黑。如果有方法移出一片黑子，放在夜空，它的光亮可以比满月大许多倍。据说，黑子就是太阳磁场，出现于太阳低纬度，大多在纬度 45°以内。黑子存在的时间长短不等，或数小时，或数月。黑子区内有强烈的 X 射线及射电线。它的黑暗， 并非是因为它的上空有遮光之物；同时，它的下方也并无阻光之物。我的浅见，当下方紫外线运送能量受阻不能一直上升化为可见光波时，磁场在上方集中，成为黑子；等到紫外线化为可见光时，磁场在上方集中，成为黑子； 等到紫外线化为可见光波冲上来时，磁场化弱，黑子消失。黑子出现是有周期性的，通常观测是 11 年一个周期。

与黑子常常同时出现的“光斑”（faculae），是光球上较亮的小块，直径长数千公里，温度比光球高，有 6700°K，寿命比黑子长久，周期也是 11 年。

米粒组织是光球表面上无数的白亮斑点。当太阳对流层内炽热的气体由内向外升起，到达光球表面，温度较高，亮度较大，从望远镜里拍得的影片， 它似米粒排列，所以叫做米粒组织。一个米粒的实际长度为 1000～3000 公里。光球表面除黑子、耀斑及光斑外，全是米粒。每个米粒表示它是一股上

升气流的顶部，米粒的中部较亮，边缘较暗。这些热气流来自 5 万公里以下

的深处。上升的速度每秒不少于 10 公里。每个米粒面积都大于英国国土面积。它到达光球表面即成为电磁波，向太空辐射。它存在的时间不过数分钟， 就变为昏暗的下降气流，向下降落，让热的气流上升。据说，光球圆面的中部米粒最亮，圆面的边缘米粒较暗，甚至望不见。由地面上远望，在望远镜内只能望见圆面中部米粒深处；圆面边缘因为偏斜而看不清楚。太阳内部能量向外部运送并不规律，有快有慢。气柱上升，冲撞猛烈；有时猛烈外冲， 几股气柱合成一大股气柱，一起冲上来。气柱顶部面积特大，叫做“超米粒”

（supergranulation），直径长达 3 万公里，面积相当于一个地球星。这样大的超级米粒，存在时间 20～30 小时不等，对于太阳辐射作用有极大影响。

光球表面尚有一种非常短暂的耀斑（solar flares）。这是米粒内特富的能量突然爆炸，产生强烈的闪光，就是光亮的大火焰。发光的面积可能有1 亿平方公里，历时数分钟或数十分钟才消失。有人说，耀斑是光的爆炸。所谓光，也含有能量。上升的气流太猛，其中蕴藏的能受黑子压抑而爆炸， 也是顺理成章的事。

光彩夺目的色球 太阳恒星活动没有一部分是宁静的。但上文所说的太阳活动，只限于有周期性的现象，而且以光球层为主。光球层以下全是 X 射线， 昏黑一片。光球表层以上则彩色丰润，叫做色球（Chromosphere）。这是太阳大气层中间的一层，位于较低温的光球层顶部和高温的日冕之间的热缓冲区。平时不能觉察到色球，只有出现日全蚀的时候，光球为月球掩盖，月球的影子笼罩光球全部，但光球层以上的色球层依旧露出鲜艳夺目的色彩时， 才引人注意。其中有多种元素。

色球层又分为上、中、下三层。下层是热气流，由光球表面上升而成， 厚度有 500 公里，温度类似光球，约 5000°K；中层厚度 5000 公里，比下层

厚十倍，其中有一部分是热气流，大部分是带电的粒子流，温度有 1 万°K。

色球上层全是电离层，由带电的粒子组成，层厚 1 万公里，温度高达 5 万°K。色球以外是日冕。更外，是太阳风。

光球表面气流上升，温度由 5800°K 急速下降，进入色球层下部时已降为 5000°K。热气流由光球层表面米粒组织向上升，这些小气流叫做“针状物”（shicules），在影片里似针形，事实上是较细的气流向上冒，高达 1

万公里，横切直径有 1000 公里长。每个针状物都由色球下层向上行，穿过中

层直达上层，存在的时间可达 10 多分钟。上升的秒速约为 30 公里。针状物愈高愈细以至消失。由此向外，气流已化为带电的粒子，组成日冕。光球表面上所发生的大爆炸，例如上文所述的耀斑，光亮一闪，进入色球，成为谱斑（plage）。所谓谱斑就是耀斑的后期，它已上升，进入色球层范围。

上文所述光球表面黑子是强磁场所在地，磁力压制气流上升，形成黑暗区，后来强磁场消失，下方高热气流连续向上喷射，通过色球层进入日冕下层，大放色彩艳丽的火焰，叫做“日珥”（Prominence）。这日珥光泽红亮， 类似玫瑰。事实上色球层也是深红色，两者相同，日珥就是由色球层内喷射进入太空的一部分气流。

日珥分两类。一为“爆发日珥”，是气流爆发进入太空所形成的日珥， 在空中飘扬，类似女孩子头发上的红色绸带。气流喷射每秒上升可达 1000

公里，上升高度 5 万到 10 万公里，形似喷射式水柱，或弯曲似弓形，历时数小时即消失。另一类是“宁静的日珥”，不上升入太空，而作水平方向伸展，

在色球层表面上象似一条山脉。它下面是水平磁场。磁场的力量可把它们隔开。因为这水平磁场能对抗太阳引力以支持日珥。这类日珥长达数万或 10 多万公里。主要由氢构成。它们投影在色球圆面上是黑条，叫做“色球纤维”

（Filaments of Chromosphere）或“色球暗条”。如果高起，投影在黑暗的天空背景上，它又是明亮的火红色。有时它的中部向上拱起似一座虹桥，很美，历时数月不消失，它十分宁静。

以上所述的日珥、耀斑、黑子，都是太阳活动的形象，其周期都为 11 年。

认识太阳威力，慎防紫外线 太阳辐射有利于人，但过度利用也有害。例如在海滨浴场上晒背，或烈日之下行路。阿拉伯大沙漠是热带大沙漠，蒸发盛，辐射强烈。男女用白布包头，用围巾遮脸，用长袍蔽体，在干燥而又强辐射的阳光下，这一套服装是对的。如果在中国东部穿这一套服装，就不合乎中国东部的大环境了。在海滨晒太阳，是英国、爱尔兰等国的习俗。这习俗也是来自他们的大环境。英国位于高纬度西风带内。首都伦敦的纬度相当于中国黑龙江省爱辉（黑河），远在北京之北。冬季狂风，多云雾，少晴天； 但受暖洋流的影响，不甚寒冷，偶尔太阳从云缝中出现，英国人就到院子里享受短暂的日晒，晓得冬日的可爱。夏季度假，到欧洲南岸（即地中海北岸） 海滨游泳，并晒太阳。地中海北岸主要浴场的纬度都在北纬 42°以北，相当于中国承德市或沈阳市以北的地方，阳光并非如闽、粤等省海岸那样灼人的热。

英格兰人和爱尔兰人移居美洲后，依旧保持卧在海滩上晒太阳的古老习惯。然而低纬度的美国和其他英国殖民地，阳光强烈，可使人受伤。经常曝晒，可能损害视力，并会形成皮肤癌。据说，鼻部和臂、腿各部都会生癌。皮肤科教授及眼科教授不断地在报纸上提出警告。据一些资料载，50 年代以来，美国因曝晒而造成皮肤癌的病人增加了三倍。这是说，我们应该听从美国皮肤科教授和眼科教授的劝告，不该再在美国海滩上晒背或晒腿。英国人住在寒温带内喜爱阳光，是他们重视他们的大环境。我国海岸大部在暖温带内或热带内，不宜久晒。因为紫外线太强，不仅皮肤易于老化，视力也受伤害，削弱角膜的功能，也伤害视网膜。我们也必须重视我们自己的大环境。