宇宙的起源和演化(宗占国)课件

1、宇宙的起源和演化 宇宙泛指世间万物，即在浩瀚的空间中运动和变化着的全部物质世界。 “四方上下谓之宇，往古来今谓之宙。” “宇”字指空间，“宙”字指时间。 “宇之表无极 ，宙之端无穷。” 深邃奥妙，无穷无尽。目 录1 宇宙概观2 宇宙的起源和演化3 星系的起源和演化4 恒星的起源和演化5 太阳系的起源和演化1 宇 宙 概 观 哥白尼的“太阳中心说”使自然科学从神学中解放出来，牛顿的天体力学为天体物理学奠定了基础 而量子力学、相对论、高能物理学创建了现代宇宙学的新开端。大口径望远镜的落成，光子计数照相机和电荷耦合探测器的使用，天文光谱测量技术的发展，空间飞行器的天文探测等,使人类对宇宙的认识逐渐深

2、化和日臻完善。距离和质量单位 秒差距(pc) ：天文学单位(AU) ：光年（ly）：1光年=9.46051012公里(94605亿公里) 。1 pc 206265 AU 3.26 ly 3.091013千米质量单位：常用太阳质量为一个单位，用M表示太阳的质量，M= 21030千克。一、天 文 常 识二、宇 宙 概 观地 球太阳系银河系河外星系星系团地球的半径约为 6,300公里, 质量约为61024千克太阳的半径约为700,000公里, 质量约为21030千克太阳系半径约为 6109公里, 质量约为21030千克银河系半径约为 5104光年, 质量约为1.41011M河外星系与银河系级别相同,

3、 质量约为1011M星系团包含成百上千个星系, 质量约为1014M 类地行星：体积小、密度大、中心由铁镍核。包括水星、金星、地球和火星。巨行星：包括木星和土星。体积大、密度小，主要由氢氦等元素组成，是无固体表面的流体行星。远日行星：包括天王星、海王星。它们的体积、密度介于上述两类之间。主要由氢、氦、甲烷、氨等元素组成。由于表面温度低，可能大部分处于冰冻状态。卫星：大部分行星有一个或若干个小天体环绕自己运动着，这些小天体称为卫星。月球就是地球的卫星。小行星：是太阳系内类似行星环绕太阳运动，但体积和质量比行星小得多的天体。太阳系中大部分小行星的运行轨道在火星和木星之间，称为小行星带。另外在海王星以

4、外也分布有小行星，这片地带称为柯伊伯带。 彗星：是由冰构成的太阳系小天体。最著名的是哈雷彗星流星体：在太阳系空间存在无数尘粒和小固体块，总称为流星体。它们都绕太阳公转，地球绕太阳公转时常会和流星体相遇，它们闯入地球大气层后，摩擦生热、燃烧、发光。陨星：质量在5千克以上的流星体在停止发光时还会有残余的未气化部分，假如它落到地面上就称为陨星。银河系是由群星和弥漫物质集成的一个庞大天体系统。银河系中有2000亿颗以上的恒星。形状呈扁盘形，象一个旋转的铁饼。除恒星外银河系中还有不少由气体和尘埃组成的团块，称为星云。有的星云含有大量分子，称为星际分子云，常常是恒星生成的场所。 银河系银河系正面观银河系侧

5、面观银河系之外还有数十亿的类似于银河系的庞大天体系统，平均每个星系又有上千亿的恒星和各类天体。10多万光年 三、几种典型的现代宇宙模型以牛顿力学为基础的宇宙学认为宇宙是一架机器，经过第一推动后按牛顿力学规律运行.1917年广义相对论用于宇宙学研究，得到了一个静态的有限无界的宇宙模型是个空间闭合并具有 均匀的物质分布的宇宙。 三、几种典型的现代宇宙模型以牛顿力学为基础的宇宙学认为宇宙是一架机器，经过第一推动后按牛顿力学规律运行.爱因斯坦1917年发表论文对广义相对论的宇宙学的考察 1922年，苏联数学家建立了膨胀的动力学方程。 它至今仍是研究宇宙膨胀过程的基础。1927年，比利时天文学家勒梅特把

6、弗里德曼膨胀的动力学方程作为一个宇宙模型加以研究。 1）开放宇宙 2）闭合（或胀缩）宇宙 3）平直的宇宙。1948年，伽莫夫，大爆炸宇宙模型 第二节 宇宙的起源和演化 宇宙有没有起源和终结，它是永恒的还是演化的？这是宇宙学所要回答的一个根本问题。 二、宇宙大爆炸起源模型 20世纪70年代以来，粒子物理学家与宇宙学家提出了“宇宙大爆炸起源模型”，联手勾画出了宇宙起源与演化的图景。 宇宙“始”于约100亿年前的大爆炸。起初不仅没有任何天体，也没有粒子和辐射，只有一种单纯的真空状态以指数函数形式急剧膨胀着。自然界中已知的四种相互作用，即引力相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用，那时是不可分

7、的。随着宇宙的膨胀和降温，真空发生一系列变化。 大爆炸后10-44s，温度为1032K，发生超统一相变，引力相互作用首先分化出来，但弱、电磁、强三种相互作用仍不可分。此时粒子产生，但夸克和轻子可以互相转变。至10-36秒，温度为1028K，大统一相变发生，强相互作用与弱、电磁相互作用分离，物质与反物质间的不对称的现象开始出现。10-10秒，温度为1015K，弱电相变发生，弱相互作用与电磁相互作用分离。经过这几种相变完成了四种相互作用逐一分化的历史。爆炸1三分钟，温度为109K，宇宙膨胀为约一光年的实体，是原子核合成的时期，有近13的物质合成He，就是说此时构造各种物质元素的材料已制备完毕。约经

8、过70万年，宇宙温度降为3000K，物质复合成原子，物质密度大于辐射密度，物质变得透明，物质复合的结果使重子数与光子数保持恒定。 爆炸2108年，辐射温度为100K，星际物质温度1K，星系形成。1010年，辐射温度降为2.7K，星际物质温度为10-5K，我们观测到的宇宙已大到100多亿光年，现在宇宙仍在继续膨胀着。爆炸3 宇宙大爆炸模型已成为举世公认的一种“标准宇宙模型”。它的最大困难是承认宇宙有一个开端，时间有起点。从数学上讲，爆炸发生一瞬间，宇宙的密度和温度为无限大，是一个奇点，这是一切以广义相对论引力场方程为基础的模型都会碰到的难题。爆炸4大爆炸宇宙模型 证据： 哈勃定律 微波背景辐射

9、宇宙中氦元素的丰度三、宇宙是均匀的和各向同性的介质 研究宇宙的总体结构时，通常采用这样一个假设：在宇宙学尺度上，任何时候宇宙空间都是均匀的、各向同性的。应用这个假设就可以从已观测到的“我们的宇宙”这部分去推测整个宇宙的特性。 在宇宙学中，星系被看成是宇宙物质的基本单元。星系是由数以万亿计的恒星构成。星系在宇宙空间的分布并不完全均匀。 由于引力作用，星系之间有弱的结团性，使得部分星系组成相对独立的集团。通常把几十个星系结成的集团叫星系群，把几百个星系组成的集团叫星系团。星系群和星系团又进一步结成超星系团。 如果我们把空间的单位体积取得比超星系团还大，大到在宇宙学尺度上，实际观测表明，在这种情况下

10、，星系分布的确是接近均匀的和各向同性的。在宇宙学尺度上，可以认为宇宙是由充满空间的以星系为基元的均匀的和各向同性的介质。至今，各方面的天文观测表明，它是真实宇宙的很好写照。 均匀的和各向同性四、哈勃定律与宇宙膨胀 为了理解宇宙的膨胀，有必要介绍一下多普勒效应和哈勃定律。一个振动的物体离开振动的接收者而去，离去的速度v越快则接收到的频率比物体振动的频率越低，这现象称为多普勒效应。 哈勃定律：星系离得越远接收到它的光的频率比它发出光的频率就降得越多，写成公式为Z(/c)d，其中Z为红移量，c为光速，H为哈勃常数，d为星系距离。 将两者结合用于发光的星体，有v/c,此式与哈勃定律的第一种表达式结合，

11、就得到哈勃定律的第二种表示式：vHd。该式物理意义特别直观，星系退行速度与星系距离成正比。若离地球一倍距离的星系以一倍的速度退行，则离地球二倍距离的星系则以二倍的速度退行。由此推之，就得到各星系彼此远离、且远离得越来越快这一宇宙膨胀的结论。 哈勃定律是宇宙膨胀的当然证据，将哈勃定律列为本世纪最重要的天文发现之一也是自然的了。 四、宇 宙 的 年 龄 如果宇宙有开端，那么它就有年龄。逆时间顺序追溯宇宙演化的历史，第一个推论是越早宇宙密度越高，直至无穷。让我们把密度为无穷的时刻作为时间的零点，即定义为t=0,那么今天的宇宙必有一个有限大的年龄。宇宙中一切天体的年龄都不应超过宇宙年龄所确定的上限。

12、目前不同的方法推测的宇宙的年龄也有所不同。 由新近对室女座10颗脉冲星观测得到的宇宙年龄在120160亿年之间。利用放射性同位素含量测定年代的方法，人们测量了地球上最古老的岩石，测量了阿波罗号宇航员从月亮上带回来的土壤、岩石样品，测量了来自星际空间的陨石，发现它们的年龄均不超过47亿年。恒星的年龄可从它们的发光速率与能源储备来估计，由此获悉最老恒星的年龄已超过100亿年。利用球状星团在赫罗图上分布测得的老年星团年龄为120180亿年，迪马克估计为130亿年。 总之，用不同方法对宇宙年龄的估算值与标准模型给出的很接近，上限都为1010年数量级。 现在普遍认为，估计宇宙年龄在100150亿年之间。

13、第三节 星系的起源和演化 大爆炸之后数十亿年，宇宙中的大量原子在引力作用下逐渐聚集为众多的原星系云，它们是星系的前身。 原星系云内部则逐渐形成千千万万的第一代恒星。 某些恒星诞生时，四周还会形成一个由气体和尘埃构成的薄盘。盘中的尘粒相互吸引、碰撞粘合，体积逐渐增大，最终形成行星、小行星和其它类型的固态天体。 第四节 恒星的起源和演化 恒星是构成星系的基本单元，是将宇宙原始物质合成各种重元素的熔炉。 恒星的演化 赫罗图 ：把恒星表面温度作为横坐标,绝对星等作为纵坐标,将所有的恒星都绘制在这同一幅坐标图上。 揭示了恒星演化的重要规律。 主序星：沿左上方到右下方的对角线主星序上的恒星。它们亮度、大小

14、和温度间存在稳定关系。化学组成均匀和核心氢燃烧为氦。 体积大、温度低、光度大的一组星叫巨星，氢所剩不多外层的热能使它膨胀成为巨大恒星，它的外层成为温度较低的红色层，称红巨星。在巨星上方是超巨星。 白矮星：光度低，表面温度高，是小而白热化的天体。光谱型为A型。白矮星已耗尽了核能，没有能量来源，是靠冷却释放的能量而发光。 恒星的大小，质量和密度 恒星的大小 :大小相差很多，有直径大到太阳直径的数百倍甚至一二千倍的恒星，也有几分之一到几十分之一的恒星 ，白矮星的直径约是太阳直径的百分之一，中子星直径的理论值小于20km，只有太阳直径的几万分之一 。 恒星的质量和密度 ：大多数恒星质量在0.110个太

15、阳质量之间 ，除了热核反应把质量不断转变为辐射能以外，许多恒星还因大气膨胀或抛射物质而不断损失质量。 太阳的平均密度是水的1.409倍，主序星的平均密度是从太阳的10倍左右到0.1倍左右，红超巨星的平均密度约为水的一百分之一。也到水密度一亿分之一的，白矮星和中子星的密度则很大，天狼星伴星的平均密度是1.75105g/cm3。 化学组成：绝大部分恒星大气的化学组成，都是氢最丰富，按质量计算，氢占78%，氦占20%，其余的2%中，O、C、N这三种元素占一半多，剩下的不足1%，较丰富的是Ne（氖 ）、Fe、Se（硒 ）、Me、S等。恒星的主要能源：是它们内部进行着的热核反应。反应条件要求恒星内部有很

16、高的温度 。以质子-质子反应链（称为P-P链）为主 ：结果是4个氢核在温度约为700万度的条件下聚为一个氦核，放出两个电子，两个中微子和三个光子。 恒星的演化过程恒星的一生大体上是这样度过的：星云分子云球状体原恒星年轻的恒星中年恒星老年恒星衰老和死亡。总的来说，恒星在引力作用下“诞生”，也在引力作用下“死亡”。一些具体细节和恒星死亡后的演化问题仍有待研究。表 恒星演化终态和质量的关系质量范围恒星的结局M长寿命的黑矮星1M/ M36 白矮星+行星状星云，质量损失36M/ M58（1）12C+12C简并碳点火，爆燃或爆轰（2）脉动促进质量损失演化为白矮星58M/ M60100核心坍缩+超新星 中子

17、星某些成为黑洞中子星星系的演化恒星的演化恒星的结局太阳的起源 尽管星际物质的密度很低，约为10-19 kgm3，但它们的分布很不均匀。巨大分子云密度较高部分在自身引力作用下会变得更密。密度越大气体间的引力也越大，从而进一步增加了其密度。 引力作功转化成热，使分子云密度增加的同时温度也不断增高。当气体密度与温度达到一定值时(一些偶然情况也可使气体云变得十分稠密)，向内的引力足以克服向外的压力，大分子云将急剧收缩，聚向中心形成一个密度大的核心天体，称为云核。 恒星的形成 如果气体云起初有足够的旋转，则在核心天体周围会形成类似太阳系样子的气尘盘。引力势能转化为热能而使中心天体炽热发光。这就是原恒星阶

18、段。 当盘中物质在引力作用下不断落向原恒星，原恒星在不断收缩过程中，引力能转化的热能使中心温度达到107k时，就足以触发恒星中心氢聚变为氦的热核反应，而放出巨大的核能，此时恒星不断向外辐射出大量能量，我们说一颗恒星诞生了 。恒星的形成2 恒星的质量一般在0.1100倍太阳质量之间。更小的质量不足以触发热核反应，而更大的质量则会由于产生的辐射压力太大而瓦解。近年来红外天文卫星探测到成千上万个处于形成过程中的恒星。 第一代恒星是星系形成时期由初始气云碎片凝聚而成的，其它代恒星是由星系中的星际物质形成的，而一些突发事件，如超新星爆发等，是引起气体云密度变得大到足以产生新恒星的必要条件。 恒星的形成3

19、二、恒 星 的 演 化 恒星主要是依靠内部气体粒子热运动的压力与自身物质之间的巨大引力相抗衡的。如果恒星的能源仅来自引力能，恒星便不会维持多久。 对太阳这样的恒星，引力能仅能维持辐射2000万年左右，而太阳至今已有50亿年了。维持恒星不断发光发热的能源，绝大部分是恒星内部的核聚变反应提供的。 质量轻的原子核经核聚变生成质量较大的核，生成核的质量一般都小于反应前元素质量的和，这称为质量亏损。按爱因斯坦质能关系，一定质量m联系的能量是质量乘以光速的平方即E=mc2。它在聚变反应中以粒子动能的形式释放出去。这是一个十分巨大的能源，例如太阳，对应1m2表面积的功率就相当于6.3107W的动力站。对太阳

20、大小的恒星，核能能维持其辐射约上百亿年。 恒星形成后最初阶段的光和热就是该聚变提供的。氢弹的能源也如此。可以说恒星最初是以每秒爆炸数百万颗氢弹获得能量的。 恒星的演化1 核燃烧使恒星内部物质产生向外的辐射压力，当辐射压力与引力达到平衡时，恒星的体积和温度就不再明显变化，进入一个相对稳定的演化阶段，称为亚稳阶段。可以说亚稳阶段是恒星的壮年期。恒星在这一阶段停留的时间最长，是其生命的主要部分。 包括太阳在内的迄今发现的恒星90%处在这一阶段。一个恒星这一时期的长短取决于它的质量。对于太阳质量的恒星，产能速率约为210-4J(kgs)，该时期约为100亿年。质量比太阳大的恒星这一时期倒比太阳的短。这

21、是因为核反应比太阳的激烈、从而它发光发热也快的缘故。因此对许多大质量恒星来说，仅可能维持几千万年。 恒星的演化2 恒星中的核燃烧不仅发生于氢到氦的转变，还有氦到碳再到其它较重元素的逐级转变。但发生这些转变的温度要求越来越高。 当恒星核心部分氢完全转变成氦后(对7个太阳质量的恒星大约用2600万年)，恒星的内部将要发生新的变化。 一方面，星核由于辐射能力下降在引力作用下将收缩，收缩过程中引力作功产生的热将恒星核心温度再次提高，达到引发氦生成碳的程度，引发新一轮核反应；另一方面恒星外壳层的氢也会燃烧。同时有两个不同的核聚变发生，情况将是复杂的。 恒星的演化3 当氦燃烧完毕后，恒星核心又会类似的进行

22、新一轮核反应。这样的过程一直会进行到合成铁时为止。这一阶段恒星核心经历几个不同的核聚变反应，恒星也经历多次收缩膨胀，其光度也发生周期性的变化。此阶段可称为恒星的“更年期”。红巨星、红超巨星就是这一阶段后期的产物。 如果太阳变成一颗红巨星，它可膨胀到水星、金星甚至地球轨道那么大。 恒星的演化4三、恒 星 的 结 局 恒星内部的热核反应的持续时间总是有限的，但是恒星自身物质之间的巨大引力却永远存在，这就出现了恒星结局的问题。白矮星中子星黑 洞 这种坍缩是会被某种新形式的压力所阻挡，还是无限制地进行下去呢？还远未彻底解决。 随着恒星内部热核反应的停止，尽管恒星外层部分会出现膨胀、爆发等复杂的变动，核

23、心部分却必定在引力作有下发生急剧的收缩，即所谓引力坍缩。 引力坍缩 量子力学预言了具有极高密度的物质状态-简并态的存在。如果恒星的质量不超过1.4倍太阳质量,则简并电子气的压力能够抵抗住引力坍缩,使星体稳定下来，这就是白矮星，其密度约是水的1万至100万倍。这是恒星演化的第一种结局。其实在红巨星阶段白矮星就可能在其核心中埋藏着了。 稳定白矮星的质量上限为1 .44M。所有在形成时质量不超过8 M的恒星，在漫长的演化生涯中都会丢失掉大部分质量，最后成为白矮星。 白矮星 初始质量更大的恒星，其晚期核心的引力坍缩会更厉害。 一种可能的结局是，电子被挤进原子核内，与质子结合成中子，并且达到简并态。 恒

24、星的外层则随即出现超新星爆发而被炸散。剩下的只是一个由简并中子气压力支撑的核心，这就是中子星。这是恒星演化的第二种结局 中子星几乎完全由中子组成，其大小只有同质量年青恒星的百万分之一。中子星的预言是在30年代末作出的，在1967年由于射电脉冲星的发现而被证实。 中子星 脉冲星是高速旋转的中子星。它有很强的磁场，当自转轴与磁场轴不一致时，磁力线的两个辐射锥就象灯塔一样扫过接收者，于是收到脉冲信号。 脉冲星 如果恒星在经过各种形式的质量损失特别是超新星爆发之后，其核心剩余的质量仍在3 M 以上，就没有任何力量能够阻止引力坍缩。 按照广义相对论，物体一旦收缩到一个被称为引力半径的特征半径以下，强大的

25、引力就会使得包括光在内的任何物质都不可能再逃逸出来，物体也就消失在黑暗之中，这就是黑洞，即恒星演化的第三种结局。 黑 洞黑洞 黑洞不是完全黑的,它以恒定的速率发射出辐射和粒子。对于一颗具有太阳质量的黑洞，其温度大约只有绝对温度的千万分之一度。 黑洞辐射的预言是爱因斯坦广义相对论和量子力学相结合的研究结果。黑洞物理也正在成为崭新的物理学分支。 然而，黑洞的存在却还没有得到完全的确认，迄今虽已努力20多年，找到的黑洞只有三个，并且还没到确定无疑的程度。黑洞的最后确认，乃至广义相对论的最后确认，都依赖于引力波的探测成功。 黑洞1第五节 太阳系的起源和演化 太阳系起源的一类学说是星云说。认为太阳系是由

26、一个旋转着的星云在收缩过程中逐渐形成的。 星云说1754年，德国哲学家康德提出了具有真正科学意义的星云说，他认为太阳系内现有的天体都是由于同一星云通过万有引力作用而形成。拉普拉斯的星云说获得很大的成功，他认为星云是一团庞大的炽热的气体星云，这团星云在宇宙中缓慢自转，由于温度下降而收缩，自转加快，在引力和离心力的作用下，星云变为盘状。当离心力大到可以和引力抗衡时，一部分星云在原处形成圆环状星云，同时可形成光环。中心物质形成太阳，环内物质聚集在密度大的地方形成行星。此外，拉普拉斯考虑了温度的变化。康德和拉普拉斯的星云说称为古典星云说极光太阳系起源的现代观点迄今为止，世界各国提出的星云说有三十多个，

27、大体分为两类：俘获说：太阳从恒星际空间俘获物质，形成太阳周围的星云，然后星云在聚成行星和卫星。共同形成说：太阳和行星，卫星由星云同时形成。又包括旋涡学说，原行星学说，电磁学说等 太阳从诞生至今已经演化了约五十亿年，估计它还要继续燃烧几十亿年。予计至一百亿年，其光度约增加一倍。至一百三十亿年，是红巨星阶段，太阳将变得比今天的太阳大100倍，光度增加2000倍，表面温度4000K。红巨星阶段它要将外壳的相当部分抛到宇宙中去而损失掉很多物质。最后它迟早会把几乎全部的剩余质量集中在很小的区域，变成一颗白矮星.。 太阳是离地球最近的恒星，直径为140万千米，表面温度6000，中心温度1500万，日地距离

28、约1.5亿千米。太阳的基本情况色球层光球层日冕层日珥太阳黑子耀斑太阳风太阳大气:太阳大气大致可分为三层：光球、色球和日冕（太阳大气中的物质是极不宁静、极不均匀的）太 阳 的 精 细 现 象 太阳的精细现象主要指典型的太阳活动(太阳活动指太阳大气中的一切活动)，它们是：黑子、光斑、米粒组织、耀斑、日珥、太阳风以及太阳振荡等。这些现象主要由太阳内部核反应能量通过表面向外释放时引起的，是太阳物质大规模运动的波动性体现。 光球层 光球：肉眼看到的光亮的太阳表面就是光球，它是太阳大气的下层。 太阳表面温度指的就是光球的温度约6000K。 太阳大部分光由光球发出。 黑子、光斑以及米粒组织在光球内。黑子 黑

29、子是太阳光球层上出现的引人注目的黑斑点。其温度比光球低10002000K，故看起来比光球黑。小黑子直径上千公里，而大黑子直径约10万公里以上。黑子具有极强的磁场和磁极。 黑子平均生存时间约一天，少数可存在数月至一年以上。黑子活动的两个周期是黑子变化周期(11年)和磁场极性变化周期(22年)。 黑子活动是太阳活动的主要标志之一，它的周期是太阳活动周期的重要体现。目前认为黑子是巨大的旋涡状气流。它的成因等问题正在继续研究中。光斑 光斑是太阳光球上比周围更明亮的区域，常伴黑子出现，寿命比黑子长。在太阳表面边缘较容易看到，是光球的突起部分，常在黑子出现前几小时至多一天前出现，与黑子的活动关系密切。色球

30、层 色球是太阳大气的中间一层，在光球上面，约延伸数千公里高，温度从几千K上升到几万K。该层主要由氢、氦、钙等原子和离子组成，颜色暗红，日珥和部分耀斑出现在该层。色球的物质较稀疏透明，它发出的可见光总量不足光球的千分之一，因此平时不容易观测到.日珥突出在太阳边缘外面的发光气团称日珥，主要由氢组 成，呈朱红色。有时日珥以很大的速度射出，达到离太阳表面几十万公里高度，再向色球层落下。和黑子一样，日珥的多少同太阳活动强弱有关，有约11年的活动周期。日珥的爆发最为壮观，爆发前是一团密密实实的“冷气团”，温度只有7000，悬浮在100万的日冕中。日珥的形成问题尚未解决。 耀斑 耀斑是发生在太阳外大气层中的

31、爆发事件,常出现在大黑子或黑子群附近，寿命约几分钟到几小时。 黑子多时耀斑出现的机会也多，耀斑活动与黑子活动关系密切。 耀斑是最激烈的太阳活动现象。耀斑出现时大量高能电子和质子被太阳抛出，高能离子流传到地球成为著名的“质子事件”；同时，耀斑爆发时除了光辐射增强外，还辐射出很强的紫外、X射线及微波等各波段的电磁辐射。 一个特大耀斑释放的能量约为1025焦尔,相当于百亿个百万吨级氢弹。 耀斑对地球的影响很大，地球上空电离层骚扰,地磁暴,地球极区的极光爆发等等都与耀斑有关。全世界天文台经常发布耀斑预报。 太阳大气中耀斑爆发是一难解之谜。日冕日冕是太阳大气的最外层，延伸到几个太阳半径甚至更远，它与行星际空间不能截然分开，主要由高度电离的原子和自由电子组成，密度极稀薄。内层(称内冕)温度高达106K。日冕的大小和形状与太阳活动有关。太阳活动极大期日冕呈圆形，太阳活动极小期日冕在太阳两极处缩短，在太阳赤道带突出。 日冕亮度为光球的百万分之一，太阳射电大部分产生于其中。