约100年前，英国(guo)天文(wen)学家爱丁顿曾对爱因斯(si)坦说，受不透明(ming)度的影响，太阳和(he)其(qi)他恒星内部是宇宙中最难以探(tan)测的结构。1962年，加州理工大学教授莱顿就偶然(ran)发现，太阳表面并非(fei)平静(jing)如镜，而是一直在振荡，仿佛在“呼吸(xi)”。在这一发现的30年后(hou)，天文(wen)学家根据太阳表面的振荡反演出了太阳的内部结构。透过太阳的“呼吸(xi)”，人(ren)们进一步认识(shi)了太阳。

太阳的影响

呵护万物生长，也“变幻无(wu)常(chang)”

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(xia)开始坍缩，随着物质向中心聚集(ji)，99.86%的质量形成了原始太阳，其(qi)余则逐步汇聚成八大行星、矮行星和(he)小行星，其(qi)中就有我们的地球。经过约3亿年的漫长演化，地球上诞生了原始生命。

到(dao)目前为止，地球仍是我们所知唯一存在生命的星球。生命之(zhi)所以能够在地球上出现并呈现千姿百态，离不开赖以生存的太阳，太阳为生命的存在和(he)繁衍提供了不可或缺的光和(he)热。更重(zhong)要的是，太阳大气日冕不断往外运动形成太阳风，从而吹出一个被称(cheng)为日球层的巨大“襁褓”，将太阳系八大行星包裹其(qi)中。日球层为我们阻挡了70%的宇宙射线，从而使得地球能够在诡谲多变的浩瀚宇宙中偏居一隅、岁月(yue)静(jing)好。

然(ran)而，太阳也有自(zi)己的“脾气”。太阳上的各种爆发现象(xiang)，如太阳耀斑和(he)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。一旦这些物质撞向地球，有可能产生强烈的地磁暴，严重(zhong)干扰卫星运行、通(tong)信导航，甚至电(dian)网和(he)石油管道的安全。1989年的太阳爆发导致加拿大魁北克(ke)省水电(dian)站的变压器烧毁，2022年的太阳爆发导致40颗星链卫星坠入大气层。太阳上面还点缀着大大小小的黑子，黑子时多时少，呈现一个平均约11年的周(zhou)期。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(zhou)期。虽然(ran)这种亮度变化幅度很小，却足以影响地球的树木年轮、洪水，甚至是小麦的价格。1645—1715年期间(jian)，太阳上出现了几乎没有黑子的“蒙德极小期”，这正好对应地球上小冰期最冷的一段(duan)时间(jian)。

地球绕太阳的轨道也不是一成不变的，其(qi)他行星对地球的引力会让地球的轨道变得更加扁平，地球就会周(zhou)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。10亿年后(hou)，太阳的亮度会增加10%，届时江海湖泊都将蒸干。50多亿年后(hou)，不断膨胀的太阳甚至可能把地球吞没。

探(tan)索的脚步

从举头“望日”到(dao)抵近(jin)“探(tan)日”

黑子是太阳上最早被发现的神秘特征。在望远镜发明(ming)之(zhi)前，人(ren)类(lei)通(tong)过肉眼只能看到(dao)很大的黑子，我国(guo)古籍中有上百次关于太阳黑子的记(ji)载。1609年，伽利略发明(ming)天文(wen)望远镜之(zhi)后(hou)，黑子的数目得以每日记(ji)录；1843年，施瓦布发现太阳黑子存在11年的周(zhou)期；1859年，卡林顿在观测太阳黑子时意(yi)外发现了太阳耀斑现象(xiang)。到(dao)了20世纪，随着望远镜性能的不断提高，越来越多的太阳结构特征和(he)太阳运动陆续被观测到(dao)：1941年观测发现日冕的温度高达百万度，1959年卫星测量证实日冕以数百公里每秒的速度往外运动形成太阳风，1962年发现太阳表面的五分钟振荡，1971年发现日冕物质抛射现象(xiang)……

工欲善其(qi)事，必先利其(qi)器。每一次望远镜性能的提升都给太阳物理带来新的发现，甚至引发我们对太阳的全新认识(shi)。400多年前伽利略观测太阳黑子的望远镜直径(jing)只有1.5厘米(mi)，而目前全世界最大的太阳可见光望远镜直径(jing)达4米(mi)。在我国(guo)，1979年建成的南京大学太阳塔为太阳耀斑的光谱(pu)研究作出了卓越贡献，1984年建成的中国(guo)科学院国(guo)家天文(wen)台磁场望远镜为研究太阳磁场的长期演化提供了宝贵资(zi)料(liao)，2012年建成的云南天文(wen)台红外太阳望远镜使我国(guo)的太阳观测研究进入世界第一梯队。如今(jin)，我国(guo)的1.8米(mi)太阳望远镜已初(chu)步建成，2.5米(mi)太阳望远镜也正在研制。这两台望远镜都采用(yong)了自(zi)适(shi)应光学技(ji)术，可以最大程度降低地球大气抖动对观测带来的影响。

我国(guo)在太阳空间(jian)探(tan)测方面起步较晚，2001年神舟二号飞船上搭载了太阳X射线和(he)伽马射线探(tan)测器；2021年8月(yue)发射的风云气象(xiang)卫星搭载了我国(guo)首个X射线和(he)极紫外成像仪；同年10月(yue)，我国(guo)发射了羲和(he)号太阳探(tan)测卫星，在国(guo)际上首次实现全日面色球光谱(pu)空间(jian)观测，并得到(dao)了太阳低层大气自(zi)转(zhuan)角速度随高度和(he)纬度的分布。目前，10余个国(guo)家的科研人(ren)员正在分析羲和(he)卫星数据。2022年10月(yue)，我国(guo)发射了夸父一号太阳探(tan)测卫星，可同时测量太阳表面的磁场演化、监(jian)视太阳耀斑和(he)日冕物质抛射过程。

我国(guo)古代的“逐日”神话，已经变成了如今(jin)抵近(jin)“探(tan)日”的现实。

人(ren)类(lei)与太阳

从探(tan)索奥秘到(dao)生活应用(yong)

日升日落，从未停息，我们所熟悉的太阳蕴藏着大量奥秘：太阳内部是如何分布的、太阳磁场是如何产生的、日冕是如何被加热到(dao)上百万摄(she)氏度（太阳表面温度约5500摄(she)氏度）的、日冕磁场是如何分布的、太阳爆发是如何触发的、太阳爆发会对地球产生多大的影响……

为了破解这些奥秘，科研人(ren)员在分析现有观测数据的同时，也在规划未来的探(tan)测路径(jing)。对于太阳内部结构，所有的电(dian)磁波都难以窥见其(qi)真容，中微(wei)子却可以，我国(guo)学者正在建造中微(wei)子探(tan)测器以研究太阳内部的精确分布；对于日冕加热问题(ti)，美(mei)国(guo)和(he)日本(ben)都有卫星发布计划，我国(guo)科研人(ren)员也在筹划抵近(jin)探(tan)测卫星；对于日地空间(jian)环境，美(mei)国(guo)和(he)我国(guo)都正在筹划立体探(tan)测网；对于太阳爆发及其(qi)对地球的影响，我国(guo)正计划在日地第五拉格朗日点部署羲和(he)二号卫星；对于太阳磁场的起源，美(mei)国(guo)和(he)我国(guo)同行都在筹划太阳极轨卫星，以期首次实现对太阳极区的正面成像。

经常(chang)会有人(ren)问：研究太阳，意(yi)义在哪里？科研的目的，一是拓展人(ren)类(lei)的认知边界，探(tan)索大自(zi)然(ran)的奥秘；二是引领新技(ji)术的发展。比如，地外天体通(tong)常(chang)距(ju)离我们非(fei)常(chang)遥(yao)远，天文(wen)探(tan)测经常(chang)面临的是极微(wei)弱(ruo)信号，对分辨极微(wei)弱(ruo)信号的需求大大促进了新技(ji)术的进步。太阳物理研究非(fei)常(chang)重(zhong)要。一方面，太阳上的各种结构和(he)爆发现象(xiang)也会出现在其(qi)他恒星上或黑洞周(zhou)围(wei)，但唯有太阳可以被我们在相对较近(jin)的距(ju)离观测，对太阳的研究可以为探(tan)索其(qi)他天体的奥秘提供不可或缺的参考；另一方面，太阳爆发会对人(ren)类(lei)产生灾(zai)害性影响，因此，对太阳的研究可以为预(yu)报(bao)以及减少这些灾(zai)害性影响提供理论基础(chu)。在未来，如果火星移民和(he)星际探(tan)索成为现实，我们需要考虑的一个重(zhong)要问题(ti)就是在太空中避免太阳爆发产生的高能粒子轰击我们的身体。