太陽與太陽黑子解說集

1、太陽濾鏡/濾膜的功能：

      (1)太陽光的輻射能量中，除了很強的可見光之外，還有肉眼看不見的紫外線以及紅外線。

      (2)根據NASA日全食預報資料的安全建議，專用的太陽濾鏡/濾膜應將可見光減至0.003%，而紅外線(780-1400nm)應減至0.5%。

           (本校的設備均將太陽光減光至1/10萬)

      (3)用太陽觀察濾片觀察太陽是安全的，但仍應避免連續觀察太久，一次以30秒為上限。

2、太陽濾鏡/濾膜的種類

      (1)太陽濾鏡：在玻璃上面鍍膜。可以分成【攝影ND濾鏡】、【鍍鉻亮面減光濾鏡】

           較貴，學校已訂購ND玻璃濾鏡給Nikon P900使用。3300元一片。

      (2)太陽濾膜/巴德膜5.0：鍍了金屬的樹脂膜，較薄，容易破損，但價格便宜(小白、大紅用)

           觀測的太陽為太陽原色-中性的【白色】

      (3)太陽濾片：高分子聚合物材質，外觀多為黑色類似底片，較為強韌安全(迷你馬、小紅用)

           觀測的太陽為光譜下的【橘黃色】。

3、安全事項

      (1)太陽濾膜使用前應該檢查是否有破損！尤其是巴德膜！

      (2)以望遠鏡觀測時，濾片/濾膜應置於物鏡之前減光較安全，可免目鏡端因高溫而破裂。

1、觀測太陽的秘訣：

      (1)如果想觀察整顆的太陽，望遠鏡倍率建議在60倍以下。若要看局部黑子，才會選用100倍以上(需搭配自動追蹤)

      (2)以陰影法找尋太陽。

      (3)尋星鏡蓋子一定要蓋上！最好拆下來以策安全！

2、安全觀測太陽的方式

      (1)針孔投影法：成像太小，不利觀察黑子

      (2)投影法：小心目鏡因高溫而毀損，物鏡僅開小孔讓光源進入！

      (3)太陽濾鏡觀測：太陽濾鏡必須裝在物鏡前

      (4)太陽觀測投影望遠鏡：新產品，很貴！

3、觀測太陽時的科學活動

      (1)測量太陽直徑：針孔成像原理 + 相似三角形

      (2)測量黑子大小：比與比值

      (3)測量太陽自轉速率

1、基本資料：

      (1)成分：由氫(佔75%)與氦(佔25%)所組成。高溫、高壓讓氫與氦的原子分離成帶電粒子，此一型態稱為【電漿】型態。

      (2)直徑139萬公里，體積約為地球的130萬倍。(大犬座VY是太陽的30億倍大)

      (3)質量佔整個太陽系總質量的99.8%。

2、太陽的生與死

      (1)約50億年前，一顆超新星爆炸，其外吹的物質抵達太陽系，讓此處的星際塵埃開始受衝擊波擾動、聚集。

      (2)原恆星形成，內部因重力聚集收縮，產生高溫、高壓，當溫度超過1000萬度時，會點燃核融合反應，以氫為原料，融合成氦，並且釋放出能量

           核心能以400萬噸/秒速度將物質轉為能量。產生的向外的輻射壓力會與內縮重力相抵，達成穩定的平衡狀態。

      (3)中質量的太陽壽命約為100億年。屆時，太陽的氫燃料用罄，太陽氦核心將再度收縮而升溫，當溫度拉升至1億度時，會點燃第二階段氦融合反應，

           融合成產生氧和碳等重元素。

      (4)同時間，太陽緊鄰氦核心的氫氣外殼會被加熱產生熱核反應，致使太陽向外膨脹(直徑變為200倍)。由於表面積增加，亮度增加，但溫度卻被拉低

           至3-4000度，成為一顆紅巨星。此時、水星與金星將被太陽吞噬，地球即使逃過一劫，也將被熾熱溫度烤乾！

      (5)隨著核心區的氦燃料用盡，殘餘的是碳與氧(若要點燃第三階段核融合，將碳和氧融合成硫、鎂、矽……最終至融合成鐵元素，需要7億度的高溫，

           這必須是大質量恆星才辦得到)，太陽逐漸失去光熱，表面溫度降至1萬度左右。體積因重力作用再度緊縮至地球大小，變成密度極大的

           白矮星(1cm3>1公噸)。其膨脹的外殼部分則會被吹散(原因仍然未明)，變成了行星狀星雲。

3、內部結構

      (1)核   心：厚度約佔半徑的20%。溫度高達1500萬度，是核反應的產生區域。

      (2)輻射層：厚度約佔半徑70%。由於物質緊密，核心的能量以光的形式在此緩慢前進，得花10萬年才能抵達表層。溫度會逐步減至150萬度。

      (3)對流層：

           a.熱氣體膨脹上升到太陽表面，溫度也從150萬度減至攝氏5500度左右。

           b.輻射層和對流層有一過渡的區域稱為差旋層，也是太陽磁場的來源。

     (4)光球層：厚度約100km，因光線可通過，名為光球層，此層即是我們觀測的太陽表面。

          a.對流層中往上升的氣體團，會在光球層產生斑點狀區域，稱為米粒組織。

          b.光球層上較為低溫的區域，稱為太陽黑子。

     (5)色球層：溫度再度升高(可達數萬度)，但因光球層過於光亮之故，肉眼無法得見。

     (6)日冕層：太陽色球層外延伸出來，稀薄的外層大氣。僅在日全食時肉眼才可見。溫度可達數百萬度，但原因未明。

4、太陽系

      (1)太陽系大小的比喻：

           水星=0.38(BB彈)、金星和地球=1(彈珠)、火星=0.53(BB彈)、木星=11.2(鉛球)、土星=9.5(壘球)、天王和海王=4(乒乓球)、太陽=110公分兒童

    (2)太陽系邊界為歐特雲，也是長週期彗星的大本營。距離太陽約2光年。

1、基本資料

      (1)美國NASA發射，2010啟用，接續SOHO的任務。

      (2)研究太陽大氣層、太陽磁場、研究太空天氣。

      (3)每隔10秒拍一輪太陽多波段的影像傳回地球。

2、SDO透過不同濾鏡觀察太陽，原圖為黑白，為便利觀看再用電腦套上色。

3、磁場結構圖中，影像上紅黃色的區域表示磁場方向是遠離地球(進入太陽表面)，而藍綠色則是表示磁場方向是朝向地球(離開太陽表面)，

      顏色愈是偏紅或偏藍表示磁場的強度愈強。