广大松田学院

天文学论文

评分＿＿＿＿＿＿

日期＿＿＿＿＿＿

湘潭大学文化素质教育自修课

专题读书论文（体会）

（封面）

课程名称＿＿＿＿天文学基础＿＿＿＿＿＿＿＿专题读书论文（体会）

＿＿＿＿太阳的奥秘＿＿＿＿＿＿＿＿

指导老师＿＿杨雪娟＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

姓名＿＿＿＿＿＿＿＿

学号＿＿＿＿＿＿＿

班级名称＿＿学院名称＿＿商学院＿＿＿＿＿＿＿

交阅时间＿＿2022年11月20日＿＿

湘潭大学教务处制

太阳的奥秘

怀抱着好奇心，我选择了本学期的天文基础选修课，希望能通过学习

让自己的常识丰富起来，通过学习我也收获了很多。天文学是人类运用所

掌握的最新的物理学、化学、数学等知识以及最尖端的科学技术手段，对

宇宙中的恒星、行星、星系以及其它像黑洞等天文现象进行专业研究的一

门科学。它是一门基础学科，也是一门集人类智慧之大成的综合系统。天

文学往往引起人们神秘莫测的感觉，他研究的大都是遥不可及的东西，不

能用尺量，不能用称约，更不能改变它的条件。只能远远的看着，有关他

的知识全靠人们依据观测推理取得。我们每天都能看见太阳，但是有多少

人了解它呢？下面让我来揭示太阳的奥秘。

一﹑太阳的定义

太阳是距离地球最近的恒星，是太阳系的中心天体。太阳系质量的

99.87%都集中在太阳。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海

王星天体以及星际尘埃等，都围绕着太阳运行（公转）。

二﹑太阳的概念在茫茫宇宙中，太阳只是一颗非常普通的恒星，在广

袤浩瀚的繁星世界里，太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。只

是因为它离地球较近，所以看上去是天空中最大最亮的天体。其它太阳系

外恒星离我们都非常遥远，即使是最近的恒星，也比太阳远27万倍，看

上去只是一个闪烁的光点。

太阳是位于太阳系中心的恒星，太阳质量的大约四分之三是氢，剩下

的几乎都是氦，包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%。地球

围绕太阳公转的轨道是椭圆形的，每年7月离太阳最远（称为远日点），

1月最近（称为近日点），平均距离是1亿4960万公里（天文学上称这

个距离为1天文单位）。以平均距离算，光从太阳到地球大约需要经过8

分19秒。太阳光中的能量通过光合作用等方式支持着地球上所有生物的

生长，也支配了地球的气候和天气。太阳圆面在天空的角直径为32角分，

与从地球所见的月球的角直径很接近，是一个奇妙的巧合（太阳直径约为

月球的400倍而离我们的距离恰是地月距离的400倍），使日食看起来特

别壮观。由于太阳比其他恒星离我们近得多，其视星等达到-26.8，成为

地球上看到最明亮的天体。太阳每25.4天自转一周，每2亿年绕银河系

中心公转一周。太阳因自转而呈轻微扁平状，与完美球形相差0.001%，

相当于赤道半径与极半径相差6km。

三﹑基本参数

日地平均距离（1天文单位）：1.49597870某10^11米（1亿5千万

公里）日地最远距离：1.5210某10^11米日地最近距离：1.4710某

10^11米远日点与近日点距离相差500万千米

表面面积：大约6.09某10^12平方千米

体积：大约1.412某10^18立方千米（地球的1300000倍）质量：大

约1.989某10^30千克（地球的333400倍）

密度：大约1411千克/立方米

大约相对于地球密度：0.26

大约相对于水的密度：1.409

大约表面重力加速度：2.74某10^2米/秒^2（为地球表面重力加速

度的27.9倍）

大约表面温度：5770开中心温度：大约1500万开

日冕层温度：5某200开太阳寿命：约100亿年（现在大约46亿年）

太阳年龄：约46亿年天文符号：☉

四﹑太阳构造

组成太阳的物质大多是些普通的气体，其中氢约占71.3%、氦约占

27%，其它元素占2%。太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区和对流区、

太阳大气。太阳的大气层，像地球的大气层一样，可按不同的高度和不同

的性质分成各个圈层，即从内向外分为光球、色球和日冕三层。我们平常

看到的太阳表面，是太阳大气的最底层，温度约是6000开。它是不透明

的，因此我们不能直接看见太阳内部的结构。

太阳的内部主要可以分为三层：核心区、辐射层和对流层。

太阳的核心区域半径是太阳半径的1/4，约为整个太阳质量的一半以

上。太阳核心的温度极高，达到1500万℃，压力也极大，使得由氢聚变

为氦的热核反应得以发生，从而释放出极大的能量。太阳中心区的物质密

度非常高。每立方厘米可达160克。太阳在自身强大重力吸引下，太阳中

心区处于高密度、高温和高压状态。是太阳巨大能量的发源地。太阳中心

区产生的能量的传递主要靠辐射形式。太阳中心区之外就是辐射层，辐射

层的范围是从热核中心区顶部的0.25个太阳半径向外到0.71个太阳半径，

这里的温度、密度和压力都是从内向外递减。从体积来说，辐射层占整个

太阳体积的绝大部分。太阳内部能量向外传播除辐射，还有对流过程。即

从太阳0.71个太阳半径向外到达太阳大气层的底部，这一区间叫对流层。

这一层气体性质变化很大，很不稳定，形成明显的上下对流运动。这是太

阳内部结构的最外层。

五、太阳活动

光球表面著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流

旋涡，大多呈现近椭圆形，在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑，但实

际上它们的温度高达4000℃左右，一个大黑子便可以发出相当于满月的

光芒。日面上黑子出现的情况不断变化，这种变化反映了太阳辐射能量的

变化。太阳黑子的变化存在复杂的周期现象，平均活动周期为11.2年。

天文学家把太阳黑子最多和最少的年份称之为“太阳活动峰年”和“太阳

活动谷年”。太阳黑子是太阳表面温度相对较低而显得黑的区域，黑子会

对地球的磁场和电离层产生干扰，指南针不能正确指示方向，动物迷路，

无线电通讯受到严重影响或中断，直接危害通讯系统安全。对人体健康有

一定危害。在1173~1976年间，发生了56次流行性大感冒，都出现在太

阳黑子活跃的年份，死于心肌梗塞的病人数量也急剧增加。因此，太阳黑

子量达到高峰期时，人类要及早预防流行性疾病有趣的是，太阳黑子多的

时候，气候干燥，农业丰收，黑子少的时候，暴雨成灾。太阳黑子数目增

多的时候，地球上的地震也多。植物的生长也随着太阳黑子的出现而呈现

11年周期的变化，黑子多长得快，黑子少长得慢。

太阳耀斑是一种剧烈的太阳活动。一般认为发生在色球层中，所以也

叫“色球爆发”。其主要观测特征是，日面上（常在黑子群上空）突然出

现迅速发展的亮斑闪耀，其寿命仅在几分钟到几十分钟之间，亮度上升迅

速，下降较慢。特别是在太阳活动峰年，耀斑出现频繁且强度变强。这一

增亮释放的能量相当于10万至100万次强火山爆发的总能量，或相当于

上百亿枚百吨级氢弹的爆炸。耀斑更主要表现在从射电波段直到某射线的

辐射通量的突然增强,将会严重危及宇宙飞行器内的宇航员和仪器的安全。

当耀斑辐射来到地球附近时，与大气分子发生剧烈碰撞，破坏电离层，使

它失去反射无线电电波的功能。无线电通信尤其是短波通信，以及电视台、

电台广播，会受到干扰甚至中断。耀斑发射的高能带电粒子流与地球高层

大气作用，产生极光，并干扰地球磁场而引起磁暴。耀斑对气象和水文等

方面也有着不同程度的直接或间接影响。

太阳光球层上比周围更明亮的斑状组织。用天文望远镜对它观测时，

常常可以发现：在光球层的表面有的明亮有的深暗。比较明亮的斑点叫做

“光斑”。光斑比太阳表面高些，可以算得上是光球层上的“高原”。光

斑也是太阳上一种强烈风暴，天文学家把它戏称为“高原风暴”。光斑的

亮度只比宁静光球层略强一些，一般只大10%；温度比宁静光球层高

300℃。光斑不仅出现在光球层上，也出现在色球层上。不过，出现在色

球层上的不叫“光斑”，而叫“谱斑”。日冕会有向外膨胀运动，并使得

冷电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成太阳风。由更简单的比原子

还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成，但它们流动时所产生的

效应与空气流动十分相似，所以称它为太阳风。太阳风是一种连续存在，

来自太阳并以200-800km/的速度运动的等离子体流。太阳风有两种：一

种持续不断地辐射出来，速度较小，粒子含量也较少，被称为“持续太

阳风”；另一种是在太阳活动时辐射出来，速度较大，粒子含量也较

多，这种太阳风被称为“扰动太阳风”。

米粒组织是太阳光球层上的一种日面结构。呈多角形小颗粒形状，得

用天文望远镜才能观测到。米粒组织的温度比米粒间区域的温度约高

300℃，因此，显得比较明亮易见。虽说它们是小颗粒，实际的直径也有

1000公里－2000公里。明亮的米粒组织很可能是从对流层上升到光球的

热气团，不随时间变化且均匀分布，且呈现激烈的起伏运动。米粒组织上

升到一定的高度时，很快就会变冷，并马上沿着上升热气流之间的空隙处

下降；寿命也非常短暂，来去匆匆，从产生到消失，几乎比地球大气层中

的云消烟散还要快，平均寿命只有几分钟。

人类在近几百年科技飞速发展，探测宇宙的方式也越来越高效，但至

今为止人类没有发现丝毫有关外星生物的确切消息，这是为何？

从人类自身的探寻技术来说，我们的科技已经很发达了，但在宇宙的

大尺度下，我们依然显得那么无力。现在的航天技术只能让飞船在地球邻

近的几个行星之间飞行，还得是不载人的。虽然我们可以通过电磁波来传

递信息，来与外星生命交流，可电磁波从一个点出发相向四周扩散时随着

扩散距离的增加，单位空间里电磁波的量会不断减少，就如同黑夜中的一

盏灯发出的光在远的地方会越来越暗淡。哪怕是相对于太阳系这个空间尺

度，我们发出的信息也很难被太阳系边缘的接收器接受到，除非发射器和

接收器隔空相对。在近几十年里各国的宇航局也做出过努力，比如发射刻

有歌曲的唱片，刻有人类男女图形的铜板。但仍未有任何回应。

从那些假设存在的高等文明的角度来看。首先，我们得做出以下几个

假定：1.这类高等生物的存在方式是我们所能理解的2.他们有在宇宙空

间中向很遥远的地方传送信息的技术并且能破译我们的信息。在这些前提

下，我们来讨论文明所能存在的时间的问题。我们人类从有智慧到现在也

就几千年的时间，至于未来能存在多久不得而知。银河系半径为5000光

年，所以银河系外的文明向我们传递的信息到我们这儿所需的时间也得以

万年为单位计算。一个文明存在的时间都不一定有万年所以可能一个文明

发送了一段信息到另一个文明，等信息传到时，那个文明已经破灭了。

我们在银河系内来看看。1960年，加利福尼亚大学的天文学家弗兰

克·德雷克提出寻找外星文明可能的方法，是这样的一个公式：N=R某某

Fp某Ne某Fl某Fi某Fc某L

这个公式看起来有点庞杂，它以一连串可能性的乘积来计算我们银河

系中可能存在多少个文明社会（N）。

R某代表我们银河系内一年之间新诞生的恒星数。宇宙空间是由超新

星爆发飞散的碎（平均每30年发生一次）和形成宇宙的大爆炸的副产品

——氢气构成。渐渐地，受重力和新的超新星爆发冲击力的影响，这些物

质集中于一个地方，慢慢聚积，最后变成一个恒星。这个过程不断重复。

Fp指这样形成的新恒星，平均拥有多少行星的数值。恒星当中，有

称为二重星、三重星的，拥有两三个一样大小的太阳，互相交替包围。有

人认为这种情况下无法形成行星。但是在我们太阳系里，不是有木星和土

星这样的巨大行星吗？这可以视为三重星，同时二重星、三重星有可能有

行星。但是，恒星通常有几颗行星，这一点无法确定。

Ne表示在这些行星中，具备有生命发生、进化条件的几率。要使生

命产生，就必须有很多液态水。但是，如果行星离恒星太远，水就会冻结

成冰；太近则会变成水蒸气。为了使生命进化，又必须拥有岩古构成的陆

地。如果行星体积过大，就无法拥有这些条件。此外，还要有大气，小行

星有可能因重力不足而飘走，失去大气层。而且，自转周期太长的话，不

仅昼夜温差太大，强风的不断吹袭，也使生命很难产生。

Fl表示在满足这些条件的行星中，实际上有生命存在、进化演变的

比例。进化必须具有DNA，这是极其复杂、巨大的化合物所产生的遗传方

法，这个形成的可能性微乎其微。Fi表示形成生命进化到智慧的几率。

细菌、树木、草是无法进化成具有智能的生物。它们没有脑神经系统，也

没有成长到一定大小所必备的脊椎。拥有神经系统和脊椎的最原始的动物

是鱼。而鱼如果总是待在水里，一定无法进化成智慧生物。首先鱼要变成

有四只脚，可以在陆地上走路，然后爬树，再学会用手指抓取东西，还要

进化到直立行走。这样，脚和手分工，再经过一段漫长的时间，就拥有充

足的智慧了。但是，过程并不一定这样顺利。有

我们无法推算L和Fc，因此对于N的数值，科学家们有着不同意见。

卡尔·萨根计算出，在银河系中，每100万个恒星里，就有一个高度发达

的外星文明存在，而且他最多推算到每10万个恒星就有一个文明星球。

所以萨根人为，在特华塞奇和杰特雷特居礼Ⅰ、Ⅱ这样距离很近的恒星上，

有可能存在生命。

德雷克根据这一公式预言有4000个有交流能力的文明社会。阿西莫

夫在《外得文明》一书中算出了53万个。

尽管上面的一大篇论证似乎都说明我们无法与外星文明相遇，但，我

仍坚信着在这个宇宙中，我们不是孤单的，定有一场邂逅，在未来的未来

等着我们。

篇三：对天文学的认识(论文)

题目：天文学基础

学校名称：广州大学松田学院

专业名称：电气工程及其自动化

学生姓名：张玄霖

学号：

指导老师：

日期：

广州大学松田学院谢献春2022/11/15

目录

摘要……………………………………………………………3正

文……………………………………………………………4结束

语……………………………………………………………8

摘要

关键字：天文学、研究对象、研究理论、学科、矮行星

正文

的信息。有些望远镜可以收集到来自遥远天体的微弱亮光，如某射线。

绝大多数望远镜是安放在地球上的，但也有些望远镜被放置在太空中，沿

着轨道运转，如哈勃太空望远镜。现在，天文学家还能够通过发射的航天

探测器来了解某些太空信息。天文学的研究范畴和天文的概念从古至今不

断发展。在古代，人们只能用肉眼观测天体。2世纪时，古希腊天文学家

托勒密提出的地心说统治了西方对宇宙的认识长达1000多年。直到16世

纪，波兰天文学家哥白尼才提出了新的宇宙体系的理论——日心说。到了

1610年，意大利天文学家伽利略独立制造折射望远镜，首次以望远镜看

到了太阳黑子、月球表面和一些行星的表面和盈亏。在同时代，牛顿创立

牛顿力学使天文学出现了一个新的分支学科天体力学。天体力学诞生使天

文学从单纯描述天体的几何关系和运动状况进入到研究天体之间的相互作

用和造成天体运动的原因的新阶段，在天文学的发展历史上，是一次巨大

的飞跃。

19世纪中叶天体摄影和分光技术的发明，使天文学家可以进一步深

入地研究天体的物理性质、化学组成、运动状态和演化规律，从而更加深

入到问题本质，从而也产生了一门新的分支学科天体物理学。这又是天文

学的一次重大飞跃。20世纪50年代，射电望远镜开始应用。到了20世

纪60年代，取得了称为“天文学四大发现”的成就：微波背景辐射、脉

冲星、类星体和星际有机分子。而与此同时，人类也突破了地球束缚，可

到天空中观测天体。除可见光外，天体的紫外线、红外线、无线电波、某

射线、γ射线等都能观测到了。这些使得空间天文学得到巨大发展，也

对现代天文学成就产生很大影响。

随着天文学的发展，人类的探测范围到达了距地球约100亿光年的距

离，根据尺度和规模，天文学的研究对象可以分为包括行星系中的行星、

围绕行星旋转的卫星和大量的小天体，如小行星、彗星、流星体以及行星

际物质等。太阳系是目前能够直接观测的唯一的行星系。但是宇宙中存在

着无数像太阳系这样的行星系统。现在人们已经观测到了亿万个恒星，太

阳只是无数恒星中很普通的一颗。人类所处的太阳系只是处于由无数恒星

组成的银河系中的一隅。而银河系也只是一个普通的星系，除了银河系以

外，还存在着许多的河外星系。