约100年前(qian)，英国天文学家爱丁顿曾对爱因(yin)斯坦说，受不透(tou)明度的影(ying)响，太阳和其他恒星内部是宇宙中(zhong)最难以探(tan)测(ce)的结构。1962年，加州(zhou)理工大学教授莱顿就偶然发现，太阳表(biao)面并非平静如镜，而是一(yi)直在振荡，仿佛在“呼吸(xi)”。在这一(yi)发现的30年后，天文学家根据太阳表(biao)面的振荡反演出了太阳的内部结构。透(tou)过太阳的“呼吸(xi)”，人们进一(yi)步认识了太阳。

太阳的影(ying)响

呵护万物生长，也“变(bian)幻(huan)无常”

大约在46亿年前(qian)，一(yi)个由气(qi)体夹杂着尘(chen)埃的巨大星云在引力扰(rao)动下开始坍缩，随着物质向中(zhong)心聚集，99.86%的质量形成了原始太阳，其余则逐步汇(hui)聚成八(ba)大行星、矮行星和小行星，其中(zhong)就有我们的地球(qiu)。经过约3亿年的漫长演化，地球(qiu)上诞生了原始生命。

到目(mu)前(qian)为止，地球(qiu)仍是我们所知唯一(yi)存在生命的星球(qiu)。生命之所以能够在地球(qiu)上出现并呈现千姿百态(tai)，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(re)。更重要的是，太阳大气(qi)日冕不断往外运动形成太阳风，从而吹出一(yi)个被(bei)称为日球(qiu)层的巨大“襁褓”，将太阳系八(ba)大行星包裹其中(zhong)。日球(qiu)层为我们阻挡了70%的宇宙射线，从而使得地球(qiu)能够在诡谲多(duo)变(bian)的浩(hao)瀚宇宙中(zhong)偏居一(yi)隅、岁月静好。

然而，太阳也有自己的“脾气(qi)”。太阳上的各种爆发现象(xiang)，如太阳耀斑和日冕物质抛射，释放出来的能量相当(dang)于上百亿颗(ke)原子弹的当(dang)量，并将几(ji)十亿吨的物质高速抛向太空(kong)。一(yi)旦这些物质撞向地球(qiu)，有可能产生强烈的地磁暴，严重干扰(rao)卫星运行、通信导(dao)航，甚至电网和石油管道的安全。1989年的太阳爆发导(dao)致加拿大魁北(bei)克省水电站(zhan)的变(bian)压器烧毁，2022年的太阳爆发导(dao)致40颗(ke)星链卫星坠入大气(qi)层。太阳上面还点缀着大大小小的黑子，黑子时多(duo)时少，呈现一(yi)个平均约11年的周期。黑子越(yue)多(duo)、太阳越(yue)亮，这就使得太阳亮度同样(yang)呈现一(yi)个11年的变(bian)化周期。虽然这种亮度变(bian)化幅度很小，却足以影(ying)响地球(qiu)的树木年轮、洪水，甚至是小麦的价格。1645—1715年期间，太阳上出现了几(ji)乎没有黑子的“蒙德(de)极(ji)小期”，这正好对应地球(qiu)上小冰期最冷的一(yi)段时间。

地球(qiu)绕(rao)太阳的轨(gui)道也不是一(yi)成不变(bian)的，其他行星对地球(qiu)的引力会(hui)让地球(qiu)的轨(gui)道变(bian)得更加扁平，地球(qiu)就会(hui)周期性经历寒冷的冰期。随着太阳逐渐变(bian)老，太阳的亮度会(hui)稳步增加。10亿年后，太阳的亮度会(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能把地球(qiu)吞没。

探(tan)索的脚(jiao)步

从举头“望日”到抵(di)近“探(tan)日”

黑子是太阳上最早被(bei)发现的神秘特征。在望远镜发明之前(qian)，人类通过肉眼只能看到很大的黑子，我国古籍(ji)中(zhong)有上百次关于太阳黑子的记载。1609年，伽利略(lue)发明天文望远镜之后，黑子的数目(mu)得以每(mei)日记录；1843年，施瓦布发现太阳黑子存在11年的周期；1859年，卡林顿在观测(ce)太阳黑子时意外发现了太阳耀斑现象(xiang)。到了20世纪，随着望远镜性能的不断提高，越(yue)来越(yue)多(duo)的太阳结构特征和太阳运动陆(lu)续被(bei)观测(ce)到：1941年观测(ce)发现日冕的温(wen)度高达百万度，1959年卫星测(ce)量证实(shi)日冕以数百公里(li)每(mei)秒的速度往外运动形成太阳风，1962年发现太阳表(biao)面的五分钟振荡，1971年发现日冕物质抛射现象(xiang)……

工欲善其事，必先利其器。每(mei)一(yi)次望远镜性能的提升都给太阳物理带(dai)来新的发现，甚至引发我们对太阳的全新认识。400多(duo)年前(qian)伽利略(lue)观测(ce)太阳黑子的望远镜直径只有1.5厘米，而目(mu)前(qian)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太阳耀斑的光谱研(yan)究作(zuo)出了卓越(yue)贡献，1984年建成的中(zhong)国科学院(yuan)国家天文台磁场(chang)望远镜为研(yan)究太阳磁场(chang)的长期演化提供了宝贵(gui)资(zi)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(ce)研(yan)究进入世界第一(yi)梯队。如今，我国的1.8米太阳望远镜已初步建成，2.5米太阳望远镜也正在研(yan)制。这两台望远镜都采用了自适(shi)应光学技术，可以最大程度降低地球(qiu)大气(qi)抖动对观测(ce)带(dai)来的影(ying)响。

我国在太阳空(kong)间探(tan)测(ce)方面起步较晚，2001年神舟二号飞船上搭载了太阳X射线和伽马射线探(tan)测(ce)器；2021年8月发射的风云气(qi)象(xiang)卫星搭载了我国首个X射线和极(ji)紫外成像仪；同年10月，我国发射了羲和号太阳探(tan)测(ce)卫星，在国际上首次实(shi)现全日面色(se)球(qiu)光谱空(kong)间观测(ce)，并得到了太阳低层大气(qi)自转角速度随高度和纬(wei)度的分布。目(mu)前(qian)，10余个国家的科研(yan)人员正在分析羲和卫星数据。2022年10月，我国发射了夸父一(yi)号太阳探(tan)测(ce)卫星，可同时测(ce)量太阳表(biao)面的磁场(chang)演化、监视太阳耀斑和日冕物质抛射过程。

我国古代的“逐日”神话，已经变(bian)成了如今抵(di)近“探(tan)日”的现实(shi)。

人类与太阳

从探(tan)索奥秘到生活应用

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(chang)是如何产生的、日冕是如何被(bei)加热(re)到上百万摄氏度（太阳表(biao)面温(wen)度约5500摄氏度）的、日冕磁场(chang)是如何分布的、太阳爆发是如何触发的、太阳爆发会(hui)对地球(qiu)产生多(duo)大的影(ying)响……

为了破解(jie)这些奥秘，科研(yan)人员在分析现有观测(ce)数据的同时，也在规划未来的探(tan)测(ce)路径。对于太阳内部结构，所有的电磁波都难以窥见其真(zhen)容，中(zhong)微子却可以，我国学者正在建造中(zhong)微子探(tan)测(ce)器以研(yan)究太阳内部的精确分布；对于日冕加热(re)问题，美国和日本都有卫星发布计划，我国科研(yan)人员也在筹(chou)划抵(di)近探(tan)测(ce)卫星；对于日地空(kong)间环(huan)境，美国和我国都正在筹(chou)划立体探(tan)测(ce)网；对于太阳爆发及其对地球(qiu)的影(ying)响，我国正计划在日地第五拉格朗(lang)日点部署羲和二号卫星；对于太阳磁场(chang)的起源，美国和我国同行都在筹(chou)划太阳极(ji)轨(gui)卫星，以期首次实(shi)现对太阳极(ji)区的正面成像。

经常会(hui)有人问：研(yan)究太阳，意义在哪里(li)？科研(yan)的目(mu)的，一(yi)是拓展人类的认知边界，探(tan)索大自然的奥秘；二是引领(ling)新技术的发展。比如，地外天体通常距离我们非常遥(yao)远，天文探(tan)测(ce)经常面临的是极(ji)微弱信号，对分辨极(ji)微弱信号的需求(qiu)大大促(cu)进了新技术的进步。太阳物理研(yan)究非常重要。一(yi)方面，太阳上的各种结构和爆发现象(xiang)也会(hui)出现在其他恒星上或黑洞周围，但(dan)唯有太阳可以被(bei)我们在相对较近的距离观测(ce)，对太阳的研(yan)究可以为探(tan)索其他天体的奥秘提供不可或缺的参考；另一(yi)方面，太阳爆发会(hui)对人类产生灾害性影(ying)响，因(yin)此，对太阳的研(yan)究可以为预报(bao)以及减少这些灾害性影(ying)响提供理论基(ji)础。在未来，如果火星移民和星际探(tan)索成为现实(shi)，我们需要考虑的一(yi)个重要问题就是在太空(kong)中(zhong)避免太阳爆发产生的高能粒子轰击我们的身体。