1. **光球层**（可见表面）：

- 厚度约500km

- 有效温度5778K

- 黑子、光斑等特征可见

- 发射连续光谱，产生夫琅和费吸收线

2. **色球层**（光球之上2000km）：

- 温度反常上升至2万K

- 平时不可见，日全食时呈现红色辉光

- 针状物、耀斑等活动现象

3. **过渡区**（薄层）：

- 温度急剧升至百万度

- 紫外和极紫外辐射主要来源

4. **日冕**（外层大气）：

- 温度1-3百万K（加热机制仍是谜题）

- 延伸数百万公里，形成太阳风

- 日冕物质抛射(CME)影响空间天气

2.3 化学成分

太阳主要由氢和氦组成，重元素（天文学中称为"金属"）含量较低：

- 氢（H）：71.0%（质量比）

- 氦（He）：27.1%

- 氧（O）：0.97%

- 碳（C）：0.40%

- 铁（Fe）：0.14%

- 氖（Ne）：0.12%

- 氮（N）：0.09%

- 硅（Si）：0.07%

- 镁（Mg）：0.06%

- 硫（S）：0.04%

这些数据通过光谱分析和太阳地震学研究获得，代表了太阳原始组成，也为研究星际介质化学演化提供了基准。

三、太阳的能量产生与传输机制

太阳作为一颗典型的主序星，其能量来源于核心区域的核聚变反应。理解这些过程不仅解释了太阳的发光原理，也是人类探索可控核聚变能源的重要参考。

3.1 核聚变反应过程

在太阳核心极端的高温高压环境下，发生了两种主要的氢聚变反应链：

3.1.1 质子-质子链反应（主导，占86%）

这一反应序列分为几个分支：

**ppI分支**（主要路径）：

1. ?H + ?H → ?D + e? + ν?（两个质子形成氘核，释放正电子和中微子）

2. ?D + ?H → ?He + γ（氘与质子形成氦-3，释放伽马光子）

3. ?He + ?He → ?He + 2?H（两个氦-3形成氦-4，释放两个质子）

净效果：4?H → ?He + 2e? + 2ν? + 2γ

释放能量：26.73 MeV（其中约0.5%由中微子带走）

**ppII和ppIII分支**（次要路径，涉及较重元素）

净效果同样是将4个质子转化为1个氦核，碳、氮、氧作为催化剂。

3.2 能量传输机制

太阳内部能量通过两种主要方式向外传递：

3.2.1 辐射传输（核心至0.7R☉）

在辐射区，高密度等离子体使光子平均自由路径极短（约1cm）。光子经历无数次散射和再吸收的"随机游走"过程，理论计算表明，一个光子从核心到达对流区可能需要1万至17万年。

能量传输可用辐射转移方程描述：

dIν/dτν = -Iν + Sν

其中Iν为辐射强度，τν为光学深度，Sν为源函数。

3.2.2 对流传输（0.7R☉至光球）

在对流区，温度梯度变得足够陡峭（超过绝热递减率），触发热对流。炽热的等离子体团（上升流）和较冷物质（下降流）形成对流胞，将能量快速输送到光球底部。

这一过程可用混合长理论近似描述，对流通量：

Fconv ≈ρCpvlΔT

其中ρ为密度，Cp为比热，v为对流速度，l为混合长，ΔT为温度差。

3.3 中微子问题与解决

早期太阳中微子探测实验（如Homestake）发现检测到的中微子通量仅为理论预测的1/3，这一矛盾被称为"太阳中微子问题"。解决方案来自粒子物理学：

- **中微子振荡**：电子中微子在传播过程中可转变为μ子或τ子中微子

- **三种味的中微子质量本征态混合**

- 后来的实验（如SNO）检测所有味的中微子，证实了理论预测

这一发现不仅解决了太□□理问题，也验证了粒子物理标准模型以外的新物理。