约100年前，英国天文学家爱丁顿曾对爱因斯坦说，受不透明度的影响，太阳和其(qi)他恒星内部是宇宙中最难以探测的结构。1962年，加州理工大学教授莱顿就偶然(ran)发(fa)现，太阳表面并非平(ping)静如镜，而是一直在振荡，仿(fang)佛在“呼吸”。在这一发(fa)现的30年后，天文学家根据太阳表面的振荡反(fan)演出了太阳的内部结构。透过太阳的“呼吸”，人们进一步认识了太阳。

太阳的影响

呵护万(wan)物生长，也“变幻无常”

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缩，随着物质(zhi)向(xiang)中心聚集，99.86%的质(zhi)量形成了原始太阳，其(qi)余则逐步汇聚成八大行(xing)星、矮(ai)行(xing)星和小行(xing)星，其(qi)中就有我们的地(di)球。经过约3亿年的漫长演化，地(di)球上诞生了原始生命。

到(dao)目前为(wei)止，地(di)球仍是我们所知唯一存在生命的星球。生命之所以能够在地(di)球上出现并呈现千姿百态，离不开赖以生存的太阳，太阳为(wei)生命的存在和繁衍提(ti)供了不可或缺的光和热。更重要的是，太阳大气日冕(mian)不断往外运动形成太阳风(feng)，从而吹出一个被称为(wei)日球层的巨大“襁褓”，将太阳系八大行(xing)星包裹其(qi)中。日球层为(wei)我们阻挡了70%的宇宙射(she)线，从而使得地(di)球能够在诡(gui)谲多变的浩瀚宇宙中偏居一隅、岁月(yue)静好(hao)。

然(ran)而，太阳也有自己的“脾气”。太阳上的各种(zhong)爆发(fa)现象，如太阳耀斑和日冕(mian)物质(zhi)抛射(she)，释放(fang)出来(lai)的能量相当于(yu)上百亿颗原子弹(dan)的当量，并将几十亿吨的物质(zhi)高速抛向(xiang)太空。一旦这些物质(zhi)撞向(xiang)地(di)球，有可能产(chan)生强烈的地(di)磁暴，严重干扰卫星运行(xing)、通信导航(hang)，甚至电网和石油管道的安全。1989年的太阳爆发(fa)导致加拿大魁北克省水电站的变压器烧毁，2022年的太阳爆发(fa)导致40颗星链(lian)卫星坠入大气层。太阳上面还点缀着大大小小的黑子，黑子时多时少，呈现一个平(ping)均约11年的周期(qi)。黑子越多、太阳越亮，这就使得太阳亮度同样呈现一个11年的变化周期(qi)。虽然(ran)这种(zhong)亮度变化幅度很小，却(que)足以影响地(di)球的树木年轮、洪水，甚至是小麦的价格(ge)。1645—1715年期(qi)间，太阳上出现了几乎没(mei)有黑子的“蒙(meng)德极小期(qi)”，这正(zheng)好(hao)对应地(di)球上小冰(bing)期(qi)最冷的一段时间。

地(di)球绕(rao)太阳的轨道也不是一成不变的，其(qi)他行(xing)星对地(di)球的引力会让地(di)球的轨道变得更加扁平(ping)，地(di)球就会周期(qi)性(xing)经历寒冷的冰(bing)期(qi)。随着太阳逐渐变老，太阳的亮度会稳步增加。10亿年后，太阳的亮度会增加10%，届时江海湖泊都将蒸干。50多亿年后，不断膨胀的太阳甚至可能把地(di)球吞(tun)没(mei)。

探索的脚步

从举头“望日”到(dao)抵近“探日”

黑子是太阳上最早被发(fa)现的神秘特征。在望远镜发(fa)明之前，人类通过肉眼只能看到(dao)很大的黑子，我国古籍中有上百次关于(yu)太阳黑子的记载。1609年，伽利(li)略发(fa)明天文望远镜之后，黑子的数目得以每日记录；1843年，施瓦布发(fa)现太阳黑子存在11年的周期(qi)；1859年，卡林(lin)顿在观测太阳黑子时意外发(fa)现了太阳耀斑现象。到(dao)了20世纪，随着望远镜性(xing)能的不断提(ti)高，越来(lai)越多的太阳结构特征和太阳运动陆续被观测到(dao)：1941年观测发(fa)现日冕(mian)的温度高达百万(wan)度，1959年卫星测量证实日冕(mian)以数百公里(li)每秒(miao)的速度往外运动形成太阳风(feng)，1962年发(fa)现太阳表面的五分钟振荡，1971年发(fa)现日冕(mian)物质(zhi)抛射(she)现象……

工欲善(shan)其(qi)事，必先利(li)其(qi)器。每一次望远镜性(xing)能的提(ti)升都给太阳物理带来(lai)新的发(fa)现，甚至引发(fa)我们对太阳的全新认识。400多年前伽利(li)略观测太阳黑子的望远镜直径只有1.5厘(li)米，而目前全世界最大的太阳可见光望远镜直径达4米。在我国，1979年建成的南京大学太阳塔为(wei)太阳耀斑的光谱研究作出了卓越贡献，1984年建成的中国科(ke)学院国家天文台磁场望远镜为(wei)研究太阳磁场的长期(qi)演化提(ti)供了宝贵资料，2012年建成的云南天文台红外太阳望远镜使我国的太阳观测研究进入世界第一梯队。如今(jin)，我国的1.8米太阳望远镜已初步建成，2.5米太阳望远镜也正(zheng)在研制。这两台望远镜都采用了自适应光学技术，可以最大程(cheng)度降低(di)地(di)球大气抖动对观测带来(lai)的影响。

我国在太阳空间探测方面起步较晚，2001年神舟二号飞船上搭载了太阳X射(she)线和伽马射(she)线探测器；2021年8月(yue)发(fa)射(she)的风(feng)云气象卫星搭载了我国首个X射(she)线和极紫外成像仪；同年10月(yue)，我国发(fa)射(she)了羲和号太阳探测卫星，在国际上首次实现全日面色球光谱空间观测，并得到(dao)了太阳低(di)层大气自转角速度随高度和纬度的分布。目前，10余个国家的科(ke)研人员正(zheng)在分析羲和卫星数据。2022年10月(yue)，我国发(fa)射(she)了夸父一号太阳探测卫星，可同时测量太阳表面的磁场演化、监视太阳耀斑和日冕(mian)物质(zhi)抛射(she)过程(cheng)。

我国古代的“逐日”神话，已经变成了如今(jin)抵近“探日”的现实。

人类与太阳

从探索奥(ao)秘到(dao)生活应用

日升日落，从未停息(xi)，我们所熟悉(xi)的太阳蕴藏着大量奥(ao)秘：太阳内部是如何分布的、太阳磁场是如何产(chan)生的、日冕(mian)是如何被加热到(dao)上百万(wan)摄氏度（太阳表面温度约5500摄氏度）的、日冕(mian)磁场是如何分布的、太阳爆发(fa)是如何触发(fa)的、太阳爆发(fa)会对地(di)球产(chan)生多大的影响……

为(wei)了破解这些奥(ao)秘，科(ke)研人员在分析现有观测数据的同时，也在规划未来(lai)的探测路径。对于(yu)太阳内部结构，所有的电磁波都难以窥见其(qi)真容，中微子却(que)可以，我国学者正(zheng)在建造中微子探测器以研究太阳内部的精确分布；对于(yu)日冕(mian)加热问题，美国和日本都有卫星发(fa)布计划，我国科(ke)研人员也在筹划抵近探测卫星；对于(yu)日地(di)空间环境，美国和我国都正(zheng)在筹划立体探测网；对于(yu)太阳爆发(fa)及其(qi)对地(di)球的影响，我国正(zheng)计划在日地(di)第五拉格(ge)朗日点部署羲和二号卫星；对于(yu)太阳磁场的起源，美国和我国同行(xing)都在筹划太阳极轨卫星，以期(qi)首次实现对太阳极区的正(zheng)面成像。

经常会有人问：研究太阳，意义在哪里(li)？科(ke)研的目的，一是拓展人类的认知边界，探索大自然(ran)的奥(ao)秘；二是引领新技术的发(fa)展。比如，地(di)外天体通常距离我们非常遥远，天文探测经常面临的是极微弱信号，对分辨极微弱信号的需求大大促进了新技术的进步。太阳物理研究非常重要。一方面，太阳上的各种(zhong)结构和爆发(fa)现象也会出现在其(qi)他恒星上或黑洞周围，但唯有太阳可以被我们在相对较近的距离观测，对太阳的研究可以为(wei)探索其(qi)他天体的奥(ao)秘提(ti)供不可或缺的参考(kao)；另(ling)一方面，太阳爆发(fa)会对人类产(chan)生灾害性(xing)影响，因此(ci)，对太阳的研究可以为(wei)预报(bao)以及减(jian)少这些灾害性(xing)影响提(ti)供理论基础。在未来(lai)，如果火星移民和星际探索成为(wei)现实，我们需要考(kao)虑的一个重要问题就是在太空中避免太阳爆发(fa)产(chan)生的高能粒子轰击我们的身体。