约100年前，英(ying)国天文学家爱丁顿曾对爱因斯坦说(shuo)，受(shou)不(bu)透明度的影响，太阳和其他恒星内部(bu)是宇宙中最难以探测的结构。1962年，加州(zhou)理(li)工(gong)大学教授(shou)莱顿就偶然发现，太阳表面(mian)并非平静如镜，而是一直在振荡，仿(fang)佛在“呼(hu)吸”。在这(zhe)一发现的30年后，天文学家根据太阳表面(mian)的振荡反演出了太阳的内部(bu)结构。透过太阳的“呼(hu)吸”，人们进(jin)一步认识了太阳。

太阳的影响

呵护万物(wu)生长，也“变幻无常(chang)”

大约在46亿年前，一个由气体(ti)夹杂着尘埃(ai)的巨大星云在引力(li)扰动下开(kai)始坍缩，随着物(wu)质向中心聚集，99.86%的质量形(xing)成(cheng)了原始太阳，其余则逐(zhu)步汇聚成(cheng)八大行星、矮行星和小行星，其中就有我们的地球。经过约3亿年的漫长演化，地球上(shang)诞(dan)生了原始生命。

到目前为(wei)止，地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球上(shang)出现并呈现千姿百态，离不(bu)开(kai)赖以生存的太阳，太阳为(wei)生命的存在和繁衍提供了不(bu)可或(huo)缺的光(guang)和热。更重要的是，太阳大气日冕不(bu)断往外运动形(xing)成(cheng)太阳风，从(cong)而吹出一个被称为(wei)日球层的巨大“襁褓”，将太阳系八大行星包裹其中。日球层为(wei)我们阻挡了70%的宇宙射线，从(cong)而使得地球能够在诡谲多变的浩瀚宇宙中偏居(ju)一隅、岁月静好。

然而，太阳也有自己的“脾气”。太阳上(shang)的各种爆发现象，如太阳耀斑和日冕物(wu)质抛(pao)射，释放(fang)出来(lai)的能量相当于上(shang)百亿颗原子弹的当量，并将几十亿吨的物(wu)质高速(su)抛(pao)向太空(kong)。一旦这(zhe)些物(wu)质撞向地球，有可能产生强烈的地磁暴，严(yan)重干(gan)扰卫星运行、通(tong)信导航，甚(shen)至(zhi)电网和石油管道的安全(quan)。1989年的太阳爆发导致加拿大魁北(bei)克省水(shui)电站的变压器(qi)烧毁(hui)，2022年的太阳爆发导致40颗星链卫星坠(zhui)入(ru)大气层。太阳上(shang)面(mian)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年的周期。黑子越多、太阳越亮，这(zhe)就使得太阳亮度同样呈现一个11年的变化周期。虽然这(zhe)种亮度变化幅度很小，却足以影响地球的树木年轮、洪水(shui)，甚(shen)至(zhi)是小麦的价格。1645—1715年期间，太阳上(shang)出现了几乎没有黑子的“蒙德极小期”，这(zhe)正好对应地球上(shang)小冰期最冷(leng)的一段时间。

地球绕太阳的轨道也不(bu)是一成(cheng)不(bu)变的，其他行星对地球的引力(li)会让(rang)地球的轨道变得更加扁平，地球就会周期性(xing)经历寒冷(leng)的冰期。随着太阳逐(zhu)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(jie)时江海湖泊都将蒸干(gan)。50多亿年后，不(bu)断膨(peng)胀的太阳甚(shen)至(zhi)可能把地球吞没。

探索(suo)的脚步

从(cong)举头“望日”到抵近“探日”

黑子是太阳上(shang)最早被发现的神秘特征。在望远镜发明之前，人类通(tong)过肉眼只能看到很大的黑子，我国古籍中有上(shang)百次关于太阳黑子的记载。1609年，伽利略发明天文望远镜之后，黑子的数(shu)目得以每日记录；1843年，施瓦布发现太阳黑子存在11年的周期；1859年，卡(ka)林顿在观测太阳黑子时意(yi)外发现了太阳耀斑现象。到了20世纪，随着望远镜性(xing)能的不(bu)断提高，越来(lai)越多的太阳结构特征和太阳运动陆续被观测到：1941年观测发现日冕的温度高达百万度，1959年卫星测量证实(shi)日冕以数(shu)百公里每秒的速(su)度往外运动形(xing)成(cheng)太阳风，1962年发现太阳表面(mian)的五分钟振荡，1971年发现日冕物(wu)质抛(pao)射现象……

工(gong)欲善(shan)其事，必先利其器(qi)。每一次望远镜性(xing)能的提升(sheng)都给太阳物(wu)理(li)带来(lai)新的发现，甚(shen)至(zhi)引发我们对太阳的全(quan)新认识。400多年前伽利略观测太阳黑子的望远镜直径只有1.5厘米，而目前全(quan)世界最大的太阳可见光(guang)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(wei)太阳耀斑的光(guang)谱研究作出了卓越贡献，1984年建成(cheng)的中国科学院(yuan)国家天文台磁场望远镜为(wei)研究太阳磁场的长期演化提供了宝贵(gui)资料，2012年建成(cheng)的云南天文台红外太阳望远镜使我国的太阳观测研究进(jin)入(ru)世界第一梯队。如今，我国的1.8米太阳望远镜已初(chu)步建成(cheng)，2.5米太阳望远镜也正在研制。这(zhe)两台望远镜都采用了自适应光(guang)学技术，可以最大程度降低地球大气抖动对观测带来(lai)的影响。

我国在太阳空(kong)间探测方面(mian)起步较晚，2001年神舟二号飞船上(shang)搭(da)载了太阳X射线和伽马射线探测器(qi)；2021年8月发射的风云气象卫星搭(da)载了我国首个X射线和极紫外成(cheng)像仪；同年10月，我国发射了羲和号太阳探测卫星，在国际上(shang)首次实(shi)现全(quan)日面(mian)色球光(guang)谱空(kong)间观测，并得到了太阳低层大气自转角速(su)度随高度和纬度的分布。目前，10余个国家的科研人员正在分析(xi)羲和卫星数(shu)据。2022年10月，我国发射了夸父一号太阳探测卫星，可同时测量太阳表面(mian)的磁场演化、监视太阳耀斑和日冕物(wu)质抛(pao)射过程。

我国古代的“逐(zhu)日”神话(hua)，已经变成(cheng)了如今抵近“探日”的现实(shi)。

人类与太阳

从(cong)探索(suo)奥(ao)秘到生活应用

日升(sheng)日落，从(cong)未停息，我们所熟(shu)悉的太阳蕴藏着大量奥(ao)秘：太阳内部(bu)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上(shang)百万摄氏度（太阳表面(mian)温度约5500摄氏度）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(wei)了破解这(zhe)些奥(ao)秘，科研人员在分析(xi)现有观测数(shu)据的同时，也在规划未来(lai)的探测路径。对于太阳内部(bu)结构，所有的电磁波都难以窥见其真(zhen)容，中微(wei)子却可以，我国学者正在建造中微(wei)子探测器(qi)以研究太阳内部(bu)的精确分布；对于日冕加热问题，美国和日本都有卫星发布计划，我国科研人员也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体(ti)探测网；对于太阳爆发及其对地球的影响，我国正计划在日地第五拉格朗日点部(bu)署羲和二号卫星；对于太阳磁场的起源，美国和我国同行都在筹划太阳极轨卫星，以期首次实(shi)现对太阳极区的正面(mian)成(cheng)像。

经常(chang)会有人问：研究太阳，意(yi)义在哪里？科研的目的，一是拓展人类的认知边界，探索(suo)大自然的奥(ao)秘；二是引领新技术的发展。比如，地外天体(ti)通(tong)常(chang)距(ju)离我们非常(chang)遥远，天文探测经常(chang)面(mian)临的是极微(wei)弱信号，对分辨极微(wei)弱信号的需求(qiu)大大促进(jin)了新技术的进(jin)步。太阳物(wu)理(li)研究非常(chang)重要。一方面(mian)，太阳上(shang)的各种结构和爆发现象也会出现在其他恒星上(shang)或(huo)黑洞周围，但唯有太阳可以被我们在相对较近的距(ju)离观测，对太阳的研究可以为(wei)探索(suo)其他天体(ti)的奥(ao)秘提供不(bu)可或(huo)缺的参(can)考；另一方面(mian)，太阳爆发会对人类产生灾害性(xing)影响，因此，对太阳的研究可以为(wei)预报以及减(jian)少这(zhe)些灾害性(xing)影响提供理(li)论基础。在未来(lai)，如果火星移民和星际探索(suo)成(cheng)为(wei)现实(shi)，我们需要考虑(lu)的一个重要问题就是在太空(kong)中避免太阳爆发产生的高能粒子轰击(ji)我们的身体(ti)。