太陽對流層

太陽對流層由於升降很快，流體元幾乎處於絕熱狀態；又由於比熱大，在重力場中上升時，流體元的溫度就比周圍高，密度小，因浮力而繼續上升。層內對流的尺度和速度都遠大於地球上常見的流動現象，它的雷諾數也就遠大於通常引起湍流運動的臨界雷諾數，所以一旦在對流層內產生了流動，很快就會從對流層底到光球底部建立起一個非均勻的湍流場。

太陽對流層

正文

太陽光球下面處於對流狀態的一個層次，一般認為厚約15萬公里，有人認為更厚,也有人認為薄到約1萬公里。層內的氫不斷電離，增加氣體比熱，破壞流體靜力學平衡，引起氣體上升或下降。由於升降很快，流體元幾乎處於絕熱狀態；又由於比熱大，在重力場中上升時，流體元的溫度就比周圍高，密度小，因浮力而繼續上升。流體元一旦下降，溫度比周圍低，密度大，就繼續下降。這樣就形成了對流。我們可以把對流層看成是一個巨大的熱機，它把從太陽內部核反應所產生的外流能量的一小部分變為對流能量，成為產生諸如黑子、耀斑、日珥以及在日冕和太陽風中其他瞬變現象的動力。因此，太陽對流層的研究，具有非常重要的意義。層內對流的尺度和速度都遠大於地球上常見的流動現象，它的雷諾數也就遠大於通常引起湍流運動的臨界雷諾數，所以一旦在對流層內產生了流動，很快就會從對流層底到光球底部建立起一個非均勻的湍流場。太陽內部的能量被轉變為湍流場的湍流元的動能和它脹縮時的噪聲能。這個湍流場是不均勻的和各向異性的。通過機械傳輸的方式，把絕大部分的能量，傳到光球底層，再輻射出去。但這種小尺度的湍流並不是對流層內唯一的運動模式。因為太陽存在整體的較差自轉，它必然會在對流層的湍流場上引起迭加其上的大尺度環流。這種大尺度環流使對流層底部和表層的物質攪混：把太陽表面物質帶向溫度為3×106～4×106K的太陽深處，造成日面所特有的鋰-鈹豐度的反常。即太陽表面的鋰豐度比其他類型的恆星(指光譜型、質量和光度都不同於太陽的恆星）表面的小很多，而鈹豐度卻差不多。這是由於鋰在 3×106K度處就在核反應中燒掉,而鈹卻要到4×106K處才被燒掉；太陽表面物質只能流動到3×106K的層次,不能更深；又由於大尺度環流，把這個含鋰較少層次的物質帶到上面來了，含鈹量卻並不因此而變動。這個圖像雖然比較清晰，但因湍流理論不夠完善，對於太陽對流層的研究，始終未能得出完整的定量的結果，只好用舊的混合長理論定量研究太陽對流層的性質和組態。這種理論可概括為：上升的對流元經過路程ι（即混合長）後便完全瓦解，把自己的動能和熱能全部轉移給周圍的物質，同周圍的物質完全混合，而在瓦解之前，並未同周圍環境交換熱量。這種熱量和動能的傳輸,類似分子熱運動的輸運過程,混合長類似分子的平均自由程。圖中表示近年來用混合長理論算出的太陽對流層模型。

配圖

相關連線