5.1.1 太阳的结构

太阳是一个炽热的气态球体，直径约为1.39×106km，质量约为2.2×1027t，是地球质量的3.32×105倍，体积比地球大1.3×106倍，平均密度是地球的1/4。其主要组成气体为H（80%）和He（19%）。由于太阳内部持续进行着氢聚合成氦的核聚变反应，所以不断地释放出巨大的能量，并以辐射和对流的方式由核心向表面传递热量，温度也从中心向表面逐渐降低。虽然1g H聚合成He在释放巨大能量的同时质量亏损0.0072g，但根据目前太阳产生核能的速率估算，H的储量足够维持600亿年，因此太阳能可以说是用之不竭的。

太阳的结构如图5-1所示。在太阳平均半径23%（0.23R）的区域内是太阳的内核，其温度约为（0.8～4.0）×107K，密度是水的80～100倍，占太阳全部质量的40%，总体积的15%。这部分产生的能量占太阳产生总能量的90%。氢聚合时放出γ射线，当它经过较冷区域时，由于消耗能量，波长增长，变成X射线或紫外光及可见光。在（0.23～0.7）R之间的区域称为“辐射输能区”，温度降到1.3×105K，密度下降为0.079g/cm3；在（0.7～1.0）R之间的区域称为“对流区”，温度下降到5×103K，密度下降到10-8g/cm3。太阳的外部是光球层，就是人们肉眼所看到的太阳表面，其温度为5762K，厚约500km，密度为10-6g/cm3，由强烈电离的气体组成，太阳的绝大部分辐射都是由此向太空发射的。

从太阳的构造可知，太阳并不是一个温度恒定的黑体，而是一个能发射和吸收不同波长的分层辐射体。地球大气层外太阳辐射光谱如图5-2所示。了解太阳辐射光谱对提高太阳能利用率是非常重要的，如研制各种性能优良的太阳能选择性涂层，能利用更宽波段的光催化剂等。

图5-1  太阳结构示意图

图5-2  地球大气层外太阳辐射光谱能量分布曲线