约100年前，英国天文学家爱(ai)丁顿曾对爱(ai)因(yin)斯坦说，受不透明(ming)度的影响(xiang)，太阳和其他恒星内部是(shi)宇宙中最难以探测的结(jie)构。1962年，加州理工大学教授(shou)莱顿就(jiu)偶然发现(xian)，太阳表面并非平静如(ru)镜，而是(shi)一直在振荡，仿(fang)佛在“呼吸”。在这一发现(xian)的30年后，天文学家根据太阳表面的振荡反演出了(le)太阳的内部结(jie)构。透过(guo)太阳的“呼吸”，人们进一步认识了(le)太阳。

太阳的影响(xiang)

呵(he)护万物生长，也(ye)“变(bian)幻无(wu)常”

大约在46亿年前，一个由气体夹杂着尘埃的巨大星云在引力扰动下开始坍(tan)缩，随着物质向中心聚集，99.86%的质量形(xing)成(cheng)了(le)原始太阳，其余则逐步汇聚成(cheng)八大行星、矮行星和小行星，其中就(jiu)有(you)我们的地球。经过(guo)约3亿年的漫长演化，地球上诞生了(le)原始生命。

到目(mu)前为止，地球仍是(shi)我们所知唯一存在生命的星球。生命之所以能够在地球上出现(xian)并呈现(xian)千姿(zi)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(le)不可(ke)或缺的光和热。更重要的是(shi)，太阳大气日冕不断往外(wai)运动形(xing)成(cheng)太阳风，从而吹(chui)出一个被(bei)称为日球层(ceng)的巨大“襁褓”，将太阳系八大行星包裹其中。日球层(ceng)为我们阻挡了(le)70%的宇宙射线，从而使得地球能够在诡谲多(duo)变(bian)的浩(hao)瀚宇宙中偏居一隅、岁月静好。

然而，太阳也(ye)有(you)自己的“脾(pi)气”。太阳上的各(ge)种爆发现(xian)象，如(ru)太阳耀斑和日冕物质抛射，释放出来的能量相当于上百亿颗原子弹的当量，并将几十亿吨的物质高速抛向太空(kong)。一旦(dan)这些物质撞向地球，有(you)可(ke)能产生强烈的地磁暴，严重干扰卫星运行、通信导航，甚至电(dian)网(wang)和石(shi)油管(guan)道的安全。1989年的太阳爆发导致加拿大魁(kui)北(bei)克省水电(dian)站的变(bian)压器烧毁，2022年的太阳爆发导致40颗星链卫星坠入大气层(ceng)。太阳上面还点缀着大大小小的黑子，黑子时多(duo)时少，呈现(xian)一个平均约11年的周期。黑子越多(duo)、太阳越亮(liang)，这就(jiu)使得太阳亮(liang)度同样呈现(xian)一个11年的变(bian)化周期。虽然这种亮(liang)度变(bian)化幅度很小，却足以影响(xiang)地球的树(shu)木年轮(lun)、洪水，甚至是(shi)小麦的价格(ge)。1645—1715年期间，太阳上出现(xian)了(le)几乎没有(you)黑子的“蒙德极小期”，这正好对应地球上小冰期最冷的一段时间。

地球绕太阳的轨道也(ye)不是(shi)一成(cheng)不变(bian)的，其他行星对地球的引力会(hui)让地球的轨道变(bian)得更加扁平，地球就(jiu)会(hui)周期性经历寒(han)冷的冰期。随着太阳逐渐(jian)变(bian)老，太阳的亮(liang)度会(hui)稳步增加。10亿年后，太阳的亮(liang)度会(hui)增加10%，届时江海湖泊都将蒸干。50多(duo)亿年后，不断膨胀的太阳甚至可(ke)能把地球吞没。

探索的脚步

从举头“望日”到抵近“探日”

黑子是(shi)太阳上最早被(bei)发现(xian)的神(shen)秘(mi)特征。在望远镜发明(ming)之前，人类(lei)通过(guo)肉眼只能看到很大的黑子，我国古籍(ji)中有(you)上百次关于太阳黑子的记(ji)载。1609年，伽利略发明(ming)天文望远镜之后，黑子的数目(mu)得以每日记(ji)录；1843年，施瓦布发现(xian)太阳黑子存在11年的周期；1859年，卡林顿在观测太阳黑子时意外(wai)发现(xian)了(le)太阳耀斑现(xian)象。到了(le)20世纪，随着望远镜性能的不断提高，越来越多(duo)的太阳结(jie)构特征和太阳运动陆续(xu)被(bei)观测到：1941年观测发现(xian)日冕的温度高达百万度，1959年卫星测量证(zheng)实日冕以数百公里每秒的速度往外(wai)运动形(xing)成(cheng)太阳风，1962年发现(xian)太阳表面的五分钟振荡，1971年发现(xian)日冕物质抛射现(xian)象……

工欲善其事，必(bi)先利其器。每一次望远镜性能的提升都给太阳物理带来新的发现(xian)，甚至引发我们对太阳的全新认识。400多(duo)年前伽利略观测太阳黑子的望远镜直径只有(you)1.5厘米，而目(mu)前全世界最大的太阳可(ke)见光望远镜直径达4米。在我国，1979年建成(cheng)的南京大学太阳塔为太阳耀斑的光谱研究作出了(le)卓越贡(gong)献，1984年建成(cheng)的中国科学院国家天文台(tai)磁场望远镜为研究太阳磁场的长期演化提供了(le)宝贵资料，2012年建成(cheng)的云南天文台(tai)红外(wai)太阳望远镜使我国的太阳观测研究进入世界第一梯队(dui)。如(ru)今(jin)，我国的1.8米太阳望远镜已初步建成(cheng)，2.5米太阳望远镜也(ye)正在研制。这两(liang)台(tai)望远镜都采用了(le)自适应光学技术，可(ke)以最大程(cheng)度降低地球大气抖动对观测带来的影响(xiang)。

我国在太阳空(kong)间探测方面起(qi)步较晚，2001年神(shen)舟二号(hao)飞船上搭(da)载了(le)太阳X射线和伽马射线探测器；2021年8月发射的风云气象卫星搭(da)载了(le)我国首(shou)个X射线和极紫外(wai)成(cheng)像(xiang)仪(yi)；同年10月，我国发射了(le)羲和号(hao)太阳探测卫星，在国际上首(shou)次实现(xian)全日面色球光谱空(kong)间观测，并得到了(le)太阳低层(ceng)大气自转角速度随高度和纬度的分布。目(mu)前，10余个国家的科研人员正在分析羲和卫星数据。2022年10月，我国发射了(le)夸父一号(hao)太阳探测卫星，可(ke)同时测量太阳表面的磁场演化、监视太阳耀斑和日冕物质抛射过(guo)程(cheng)。

我国古代的“逐日”神(shen)话，已经变(bian)成(cheng)了(le)如(ru)今(jin)抵近“探日”的现(xian)实。

人类(lei)与(yu)太阳

从探索奥秘(mi)到生活应用

日升日落，从未停息，我们所熟(shu)悉的太阳蕴藏(cang)着大量奥秘(mi)：太阳内部是(shi)如(ru)何(he)分布的、太阳磁场是(shi)如(ru)何(he)产生的、日冕是(shi)如(ru)何(he)被(bei)加热到上百万摄氏度（太阳表面温度约5500摄氏度）的、日冕磁场是(shi)如(ru)何(he)分布的、太阳爆发是(shi)如(ru)何(he)触发的、太阳爆发会(hui)对地球产生多(duo)大的影响(xiang)……

为了(le)破解这些奥秘(mi)，科研人员在分析现(xian)有(you)观测数据的同时，也(ye)在规(gui)划未来的探测路径。对于太阳内部结(jie)构，所有(you)的电(dian)磁波都难以窥见其真(zhen)容，中微子却可(ke)以，我国学者正在建造中微子探测器以研究太阳内部的精确分布；对于日冕加热问题(ti)，美国和日本都有(you)卫星发布计划，我国科研人员也(ye)在筹划抵近探测卫星；对于日地空(kong)间环境，美国和我国都正在筹划立(li)体探测网(wang)；对于太阳爆发及其对地球的影响(xiang)，我国正计划在日地第五拉格(ge)朗日点部署羲和二号(hao)卫星；对于太阳磁场的起(qi)源，美国和我国同行都在筹划太阳极轨卫星，以期首(shou)次实现(xian)对太阳极区(qu)的正面成(cheng)像(xiang)。

经常会(hui)有(you)人问：研究太阳，意义在哪里？科研的目(mu)的，一是(shi)拓(tuo)展人类(lei)的认知边界，探索大自然的奥秘(mi)；二是(shi)引领新技术的发展。比如(ru)，地外(wai)天体通常距离我们非常遥远，天文探测经常面临的是(shi)极微弱信号(hao)，对分辨极微弱信号(hao)的需(xu)求大大促进了(le)新技术的进步。太阳物理研究非常重要。一方面，太阳上的各(ge)种结(jie)构和爆发现(xian)象也(ye)会(hui)出现(xian)在其他恒星上或黑洞周围，但(dan)唯有(you)太阳可(ke)以被(bei)我们在相对较近的距离观测，对太阳的研究可(ke)以为探索其他天体的奥秘(mi)提供不可(ke)或缺的参考；另一方面，太阳爆发会(hui)对人类(lei)产生灾害性影响(xiang)，因(yin)此，对太阳的研究可(ke)以为预报以及减少这些灾害性影响(xiang)提供理论基(ji)础。在未来，如(ru)果(guo)火星移民和星际探索成(cheng)为现(xian)实，我们需(xu)要考虑的一个重要问题(ti)就(jiu)是(shi)在太空(kong)中避免太阳爆发产生的高能粒子轰击(ji)我们的身体。