身為太陽系之主，太陽如何供能？其能量製造的流水線又長什麼樣？

地球作為太陽系中唯一一個生命體蓬勃發展的地方是有原因的，不過，科學家們認為木衛二和土衛二的冰層之下有可能存在微生物，或者以水生生物形式存在的生命體，同樣的事也可能發生在土衛六的甲烷湖下。但就我們目前的瞭解看來，只有地球能夠提供適合有機體生長的條件。

其中一個原因是地球位於太陽的適宜居住帶，也就是“居住區”。地球與太陽的距離適中，既不是太近，也不是太遠，這就使得地球能夠有效接收太陽散發的巨大能量，為化學反應提供了至關重要的光和熱。那太陽究竟是如何生產出這些能量的呢？生產能量的步驟有哪些？這些能量是如何到達地球的呢？

原因很簡單。與其它恆星一樣，太陽的本質便是個巨大的核聚變工廠，因此能夠創造能量。科學家們認為這是由於大量氣體和顆粒形成的雲狀物（星雲）在自身重力的拉扯下瓦解聚合，我們稱之為星雲說，理論不僅指出這一過程創造出太陽系中心的大型發光球體，並且觸發了中心處氫元素的核聚變反應，從而生產太陽能。

在核聚變的過程中，巨大的能量會以光和熱的形式釋放出來，但是，這些能量要想從太陽的中心到達地球、甚至更遠的地方則要經過幾個必要的步驟，其中關鍵在於太陽的構造，每一層都有各自的責任，確保太陽能最終抵達目的地，以便創造、供養生命。

太陽核心

太陽核心是指從太陽中心延伸至其半徑大約20%～25%的區域。氫原子（H）正是在這塊區域轉化為氦（He），這一反應可能歸功於太陽核心區域的極端壓力和溫度，根據粗略計算，其壓力和溫度相當於2500億個大氣壓（25。33萬億帕斯卡）和1570萬開氏度。

核聚變使得氫分子的4個質子變成1個阿爾法粒子，也就是2個質子和2箇中子，與氦原子核的構成一致。過程中隨之釋放出2個正電子、2箇中微子（會將2個質子變成中子）以及能量。

太陽核心是這個太陽唯一一個透過核聚變生產出大量熱能的區域。事實上，99%的太陽能源自太陽半徑24%以內的區域，到太陽半徑30%的區域時，核聚變反應已經完全停止。太陽餘下區域的熱量由核心的能量層層傳輸而來。能量最終到達光球，以日光或者粒子動能的形式進入太空。

太陽釋放的能量巨大，核聚變轉換率釋放的能量達到了每秒4260萬公噸，等同於每秒3。846×10^26？瓦特。再直觀一些，這相當於每秒9。192×10^10？兆噸黃色炸藥，或者1，820，000，000？沙皇炸彈（有史以來破壞力最強的氫彈）的威力。

圖解：太陽內部結構。圖源：Wikipedia Commons/kelvinsong

輻射區

太陽核心之外便是輻射區，其範圍大概到太陽半徑的0。7。輻射區中不存在熱對流，但是其內部物質結構密集、溫度極高，只需要熱輻射便可將密集的熱能從太陽核心向外輸送。主要就是氫離子和氦離子釋放光子，光子向外輸送一段距離後再被其它離子吸收的過程。

輻射區溫度下降，靠近太陽核心的溫度大約是700萬開氏度，靠近對流層的溫度降至200萬攝氏度。輻射區密度同樣如此，輻射區靠近太陽核心處（太陽半徑0。25處）的密度是20g/cm3，其外層邊界的密度則是0。2g/cm^3。

圖解：太陽內部輻射帶與對流帶的對比圖

對流層

對流層屬於太陽外層，太陽內層半徑的70%以外都算做對流層區域，也可計算為太陽表面往內200，000km之間的範圍。對流層的溫度比輻射區的溫度更低，而且重原子還沒有完全離子化。這使得輻射熱能傳輸效率降低，等離子體密度變小，形成對流。

因此，溫度升高的流體元攜帶絕大多數熱能向外輸送至光球。這些流體元抵達光球表面之下時溫度變低，密度增大，迫使它們返回對流層底部吸收熱量，重複對流過程，形成對流迴圈。

圖解太陽和紅巨星結構，展示其對流層。圖源： ESO

太陽表面的溫度下降至5，700開氏度。太陽對流層中的湍流也導致了

太陽的磁北極和磁南極遍佈太陽表面

。

對流層上也會出現太陽黑子，可見光下呈現比周圍區域黑暗的斑點。這是因為聚集的磁場抑制了對流，導致其表面區域溫度降低。

光球

光球是太陽可見表面的最後一層，日光和熱量透過輻射和對流的方式到達光球層表面，再發散到太空當中。光球層的溫度範圍是4，500～6，000開氏度，也就是4，230～5，730攝氏度，或者7，646～10，346華氏度。由於光球外層的溫度要低於內層，太陽中心比起太陽圓面邊緣要更加明亮，我們稱這一現象為“臨邊昏暗”。

光球的厚度在幾百公里左右，這一區域便是太陽的可見光來源，這是因為帶負電荷的氫離子數量驟減，原本會被負離子吸收的可見光便得以顯現。反過來，可見光又是由電子與氫原子作用釋放出負氫離子而產生的。

光球發散出能量，能量隨即進入太空，最後到達地球大氣層以及太陽系的其它行星。地球大氣最外層，也就是臭氧層，會過濾掉太陽絕大部分的紫外線（UV）輻射，餘下一些則抵達地球表面。進入地球的能量則由地球空氣和地殼吸收，使地球溫度上升，為有機物提供能量。

太陽是地球生命程序以及化學反應的關鍵核心。如果失去太陽，地球上植物和動物的生命迴圈也就走到了盡頭，所有生命的週期節律也隨之瓦解，隨後便是地球上所有生命的死亡。自史前時代以來，太陽的重要性便不言而喻，許多文化都將太陽視作為神，而且多半認為其是萬神之首。

不過，人類真正開始瞭解太陽能量的生產過程僅僅只有幾個世世紀。這要感謝物理學家、天文學家以及生物學家們的不斷研究，我們才能知道太陽是如何製造能量的，能量又如何傳遞遍佈太陽系。在我們已知的宇宙中，星系多樣，系外行星不盡，對此的研究也向我們展示出不同種類恆星的差異。

參考資料

1。WJ百科全書

2。天文學名詞

3。universetoday-粉紅派阿翻

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