太陽內部構造，太陽內部輻射不能到達地面因而無法觀測到的太陽內層結構。與此對應，輻射可到達地面因而能夠觀測到的太陽外層稱為太陽大氣。太陽內部從裡向外分為日核、中層和對流層三個層次。太陽大氣從裡向外也分為光球、色球和日冕三個氣層。太陽大氣的延伸雖然極為廣闊，但其質量與太陽的總質量相比是微不足道的。因此，太陽內部的質量基本上就是太陽質量，有時也把太陽內部稱作太陽本體。
基本介紹
- 中文名：太陽內部構造
- 內部層次：日核、中層和對流層
理論推測,相關概念,特點,
理論推測
對於無法觀測到的太陽內部，物理構造主要依靠理論推測，但這種推測必須以太陽半徑、總質量和太陽光度作為邊界條件。在球對稱、忽略太陽自轉和磁場，並假定太陽流體處在靜力平衡和能量平衡等近似條件下，就可建立起太陽內部構造的基本方程組。
方程組中各項係數的確定則涉及對太陽能源、化學組成、物質不透明度和傳能機制的討論，其過程相當複雜。只有完整地確定了所有係數和參數之後，才能求解方程組，獲得太陽內部構造的知識，即太陽的溫度、壓力、密度等各種物理參數隨日心距的變化圖像。
相關概念
太陽對流層
在對太陽內部能量平衡所涉及的能量傳輸機制討論中，發現太陽內部大約從r=0.75R(R為太陽半徑)向外直到太陽表面附近(r=R)的區域，將會出現熱氣團上升和冷氣團下降的對流運動，即形成了對流層。太陽流體產生對流的條件是：稱為史瓦西判據。不等式左端為太陽內部輻射場的溫度梯度（區域實際溫度梯度）的絕對值，右端為絕熱溫度梯度絕對值。導致從r＝0.75R開始滿足對流判據的主要原因是太陽溫度由內向外逐漸下降，在此處已降到足以使電子和離子複合（主要為電子和質子複合成氫原子），形成更容易吸收輻射的原子和離子，使太陽物質吸收輻射的能力增強，造成|dT/dr|rd增大和|dT/dr|ad減少。在光球底部附近，太陽密度和溫度已經很低，氣團不能攜帶足夠的能量；同時，密度下降使物質吸收輻射的能力降低；造成|dT/dr|rd變小，導致不滿足史瓦西判據，對流停止。
從定性上也能理解太陽對流層的成因，若太陽內部r＝0.75R附近有一氣團因受某種向上的擾動而浮升，周圍溫度由於隨高度增大而不斷下降，致使氣團內的電子與離子複合，釋放出的複合能又加熱氣團本身，使氣團溫度總是比周圍環境略高，造成氣團膨脹，密度比周圍略低，從而不斷上升。
反之，若在光球底部附近有一氣團受某種向下的擾動而下沉，周圍溫度由外向里逐漸增大，致使氣團內的原子不斷電離，電離所需的電離能由氣團提供，使氣團溫度下降到略低於周圍溫度，造成氣團壓縮，密度比周圍略大，從而繼續下沉。
因此，對流層實際上相當於太陽內部由基本上為完全電離物質向外過渡到基本上為中性物質的過渡區。太陽流體的黏滯性很小，雷諾數很大，形成的對流必然是湍流性的。如何對湍流性對流進行精確的定量描述，是一個尚未解決的理論問題。通用的混合長理論實際上是一種半經驗的近似理論。借鑑於氣體動力論中分子平均自由程的概念。
所謂混合長l是指這樣一個物理量：比周圍熱的氣團上升了路程l之後，經與周圍物質交換熱量而混合和瓦解，並釋放出多餘能量；反之，比周圍溫度低的氣團下降了路程l之後，因吸收周圍熱量而瓦解，並與周圍氣體混合。由於混合長的具體數值難以確定，不同研究者採用了不同的假定，從而有不同的理論處理。更精確的對流層理論，應當從考慮黏滯性的流體運動方程出發，並與質量平衡和物態方程聯合求解。
研究表明，滿足史瓦西判據的太陽對流層是從太陽表面向下延伸到大約180 000千米的深度。不過根據混合長概念，在滿足對流判據區域的上邊界和下邊界處的氣團，會繼續分別向上和向下運動一段相當於混合長的距離之後，才會徹底瓦解。這種現象稱為對流過沖。這樣考慮對流過沖的對流層底部的深度應為200 000千米，而太陽表面觀測到的米粒組織，實際上是對流頂部氣團過沖造成的。
對流層的質量僅占太陽總質量的1.5％。太陽中心區核反應產生的能量是以輻射能的形式向外傳輸的（極少量以中微子形式直接逃離太陽），即通過輻射與太陽物質的相互作用，物質吸收波長較短的光子後再發射出波長較長的光子，而能量並未損失地向外傳輸。但能量傳輸到對流層底部時，一部分就以運動氣團直接攜帶能量的形式向外傳輸，而且對流傳輸能量的百分比隨高度逐漸增大。計算表明，在0.75R～0.94R的區域，對流傳能所占的比例從11％增大到99％，而從0.94R到太陽表面附近對流傳能占100％。
標準太陽模型
上述各種假定和討論中求解太陽內部構造方程組，得到的太陽構造模型稱為標準太陽模型。由於不同研究者對方程組的不同處理，得到的標準太陽模型不盡相同，但大同小異。因此，標準太陽模型是指一類模型，並非是指一個模型。圖中所示為J.N.巴科爾和R.K.烏爾里奇於1988年發表的一種標準太陽模型。圖中T和ρ分別表示溫度和密度，Tc和ρc為太陽中心的溫度和密度，Lr為日心距為r的太陽球層光度，L為太陽總光度，X為單位質量的太陽物質中元素氫所占的分數。
特點
由圖可見，現階段的太陽內部構造有如下特點：
①太陽產能區僅限於從日心至大約1/4太陽半徑的日核中，在r＝0.25R處的太陽球層光度已達太陽總光度的99％；
②太陽溫度和密度由日心向外迅速下降，密度的下降更為陡峭，大約1/4太陽半徑內的太陽球體質量已占太陽總質量的一半；
③太陽燃料氫的含量在日核區明顯下降，日心附近的氫含量減少了一半，從r＝0.25R向外氫含量沒有變化。上述依靠太陽流體靜力平衡和能量平衡假定而從理論上推測獲得的太陽內部構造模型，某種程度上還可用20世紀60年代末開始的太陽中微子探測實驗（見太陽能源），以及70年代以後基於太陽表面振動觀測而發展起來的日震學，進行間接檢驗。
