约100年(nian)前，英(ying)国天文学家爱(ai)丁顿曾对爱(ai)因斯坦说，受不透明度的影响，太阳和其他恒(heng)星内部是宇宙中最难以探测的结构。1962年(nian)，加州理(li)工大学教授莱顿就偶然发现，太阳表(biao)面并非(fei)平静如镜，而是一直在振(zhen)荡，仿佛在“呼吸”。在这一发现的30年(nian)后，天文学家根据(ju)太阳表(biao)面的振(zhen)荡反演出(chu)了太阳的内部结构。透过太阳的“呼吸”，人们进(jin)一步认(ren)识(shi)了太阳。

太阳的影响

呵护万物(wu)生长，也(ye)“变幻无常”

大约在46亿年(nian)前，一个由气体夹杂(za)着尘埃的巨大星云在引力扰动下开始坍缩，随着物(wu)质向中心聚集，99.86%的质量(liang)形(xing)成了原始太阳，其余则(ze)逐步汇聚成八大行星、矮行星和小行星，其中就有我们的地球。经过约3亿年(nian)的漫长演化，地球上(shang)诞生了原始生命。

到目前为止，地球仍是我们所(suo)知唯(wei)一存在生命的星球。生命之所(suo)以能够在地球上(shang)出(chu)现并呈现千姿百态，离不开赖以生存的太阳，太阳为生命的存在和繁衍提供了不可或缺的光和热。更重要的是，太阳大气日冕不断往外运动形(xing)成太阳风，从而吹出(chu)一个被(bei)称为日球层的巨大“襁褓”，将太阳系(xi)八大行星包裹其中。日球层为我们阻挡了70%的宇宙射线，从而使(shi)得地球能够在诡谲(jue)多变的浩瀚宇宙中偏居一隅、岁(sui)月(yue)静好。

然而，太阳也(ye)有自己的“脾气”。太阳上(shang)的各种爆(bao)发现象，如太阳耀斑和日冕物(wu)质抛射，释放出(chu)来的能量(liang)相当于上(shang)百亿颗原子(zi)弹(dan)的当量(liang)，并将几十亿吨的物(wu)质高速抛向太空(kong)。一旦这些物(wu)质撞向地球，有可能产生强烈(lie)的地磁暴(bao)，严重干扰卫星运行、通(tong)信导(dao)航，甚至电网和石油管道的安全。1989年(nian)的太阳爆(bao)发导(dao)致加拿大魁(kui)北克省水电站的变压器烧毁，2022年(nian)的太阳爆(bao)发导(dao)致40颗星链卫星坠入大气层。太阳上(shang)面还点缀(zhui)着大大小小的黑子(zi)，黑子(zi)时多时少，呈现一个平均约11年(nian)的周期。黑子(zi)越多、太阳越亮，这就使(shi)得太阳亮度同样呈现一个11年(nian)的变化周期。虽(sui)然这种亮度变化幅度很小，却足以影响地球的树木年(nian)轮、洪水，甚至是小麦的价格。1645—1715年(nian)期间(jian)，太阳上(shang)出(chu)现了几乎没(mei)有黑子(zi)的“蒙德极小期”，这正好对应(ying)地球上(shang)小冰期最冷的一段时间(jian)。

地球绕太阳的轨(gui)道也(ye)不是一成不变的，其他行星对地球的引力会让地球的轨(gui)道变得更加扁平，地球就会周期性经历寒冷的冰期。随着太阳逐渐变老，太阳的亮度会稳步增加。10亿年(nian)后，太阳的亮度会增加10%，届时江海湖泊都将蒸干。50多亿年(nian)后，不断膨胀的太阳甚至可能把地球吞没(mei)。

探索(suo)的脚步

从举(ju)头“望(wang)日”到抵近“探日”

黑子(zi)是太阳上(shang)最早被(bei)发现的神秘(mi)特征。在望(wang)远镜发明之前，人类通(tong)过肉眼只能看到很大的黑子(zi)，我国古籍中有上(shang)百次关于太阳黑子(zi)的记(ji)载(zai)。1609年(nian)，伽利略发明天文望(wang)远镜之后，黑子(zi)的数目得以每日记(ji)录；1843年(nian)，施瓦布发现太阳黑子(zi)存在11年(nian)的周期；1859年(nian)，卡林(lin)顿在观(guan)测太阳黑子(zi)时意外发现了太阳耀斑现象。到了20世纪，随着望(wang)远镜性能的不断提高，越来越多的太阳结构特征和太阳运动陆续被(bei)观(guan)测到：1941年(nian)观(guan)测发现日冕的温(wen)度高达(da)百万度，1959年(nian)卫星测量(liang)证实日冕以数百公里每秒的速度往外运动形(xing)成太阳风，1962年(nian)发现太阳表(biao)面的五分(fen)钟振(zhen)荡，1971年(nian)发现日冕物(wu)质抛射现象……

工欲善其事，必(bi)先利其器。每一次望(wang)远镜性能的提升都给太阳物(wu)理(li)带来新(xin)的发现，甚至引发我们对太阳的全新(xin)认(ren)识(shi)。400多年(nian)前伽利略观(guan)测太阳黑子(zi)的望(wang)远镜直径只有1.5厘米，而目前全世界最大的太阳可见光望(wang)远镜直径达(da)4米。在我国，1979年(nian)建(jian)成的南京大学太阳塔为太阳耀斑的光谱研(yan)究作出(chu)了卓越贡献，1984年(nian)建(jian)成的中国科(ke)学院国家天文台磁场(chang)望(wang)远镜为研(yan)究太阳磁场(chang)的长期演化提供了宝贵资料，2012年(nian)建(jian)成的云南天文台红(hong)外太阳望(wang)远镜使(shi)我国的太阳观(guan)测研(yan)究进(jin)入世界第一梯(ti)队。如今，我国的1.8米太阳望(wang)远镜已初步建(jian)成，2.5米太阳望(wang)远镜也(ye)正在研(yan)制。这两台望(wang)远镜都采用(yong)了自适应(ying)光学技术，可以最大程度降低地球大气抖动对观(guan)测带来的影响。

我国在太阳空(kong)间(jian)探测方面起步较晚，2001年(nian)神舟(zhou)二号飞船上(shang)搭载(zai)了太阳X射线和伽马射线探测器；2021年(nian)8月(yue)发射的风云气象卫星搭载(zai)了我国首个X射线和极紫外成像仪；同年(nian)10月(yue)，我国发射了羲和号太阳探测卫星，在国际上(shang)首次实现全日面色球光谱空(kong)间(jian)观(guan)测，并得到了太阳低层大气自转角速度随高度和纬度的分(fen)布。目前，10余个国家的科(ke)研(yan)人员正在分(fen)析羲和卫星数据(ju)。2022年(nian)10月(yue)，我国发射了夸(kua)父一号太阳探测卫星，可同时测量(liang)太阳表(biao)面的磁场(chang)演化、监视太阳耀斑和日冕物(wu)质抛射过程。

我国古代的“逐日”神话，已经变成了如今抵近“探日”的现实。

人类与太阳

从探索(suo)奥秘(mi)到生活应(ying)用(yong)

日升日落，从未停息(xi)，我们所(suo)熟悉的太阳蕴藏着大量(liang)奥秘(mi)：太阳内部是如何分(fen)布的、太阳磁场(chang)是如何产生的、日冕是如何被(bei)加热到上(shang)百万摄氏度（太阳表(biao)面温(wen)度约5500摄氏度）的、日冕磁场(chang)是如何分(fen)布的、太阳爆(bao)发是如何触发的、太阳爆(bao)发会对地球产生多大的影响……

为了破解这些奥秘(mi)，科(ke)研(yan)人员在分(fen)析现有观(guan)测数据(ju)的同时，也(ye)在规划未来的探测路径。对于太阳内部结构，所(suo)有的电磁波都难以窥见其真容，中微子(zi)却可以，我国学者正在建(jian)造中微子(zi)探测器以研(yan)究太阳内部的精(jing)确分(fen)布；对于日冕加热问题，美国和日本都有卫星发布计划，我国科(ke)研(yan)人员也(ye)在筹划抵近探测卫星；对于日地空(kong)间(jian)环境，美国和我国都正在筹划立体探测网；对于太阳爆(bao)发及(ji)其对地球的影响，我国正计划在日地第五拉格朗日点部署羲和二号卫星；对于太阳磁场(chang)的起源(yuan)，美国和我国同行都在筹划太阳极轨(gui)卫星，以期首次实现对太阳极区(qu)的正面成像。

经常会有人问：研(yan)究太阳，意义在哪里？科(ke)研(yan)的目的，一是拓展(zhan)人类的认(ren)知边界，探索(suo)大自然的奥秘(mi)；二是引领新(xin)技术的发展(zhan)。比(bi)如，地外天体通(tong)常距离我们非(fei)常遥远，天文探测经常面临的是极微弱信号，对分(fen)辨极微弱信号的需求大大促(cu)进(jin)了新(xin)技术的进(jin)步。太阳物(wu)理(li)研(yan)究非(fei)常重要。一方面，太阳上(shang)的各种结构和爆(bao)发现象也(ye)会出(chu)现在其他恒(heng)星上(shang)或黑洞周围，但唯(wei)有太阳可以被(bei)我们在相对较近的距离观(guan)测，对太阳的研(yan)究可以为探索(suo)其他天体的奥秘(mi)提供不可或缺的参考；另一方面，太阳爆(bao)发会对人类产生灾害性影响，因此，对太阳的研(yan)究可以为预报(bao)以及(ji)减少这些灾害性影响提供理(li)论基(ji)础。在未来，如果火星移民和星际探索(suo)成为现实，我们需要考虑的一个重要问题就是在太空(kong)中避免太阳爆(bao)发产生的高能粒子(zi)轰击我们的身体。