约100年前，英国天文学(xue)家爱丁顿曾对爱因斯(si)坦说，受不透明度的影(ying)响，太阳和其他恒星内部(bu)是宇宙中最难以(yi)探测的结构。1962年，加州理工大学(xue)教授(shou)莱顿就偶然发(fa)现，太阳表(biao)面并非平静如(ru)镜，而(er)是一直在振荡，仿佛在“呼吸”。在这(zhe)一发(fa)现的30年后，天文学(xue)家根据(ju)太阳表(biao)面的振荡反演出了太阳的内部(bu)结构。透过太阳的“呼吸”，人们进一步认识了太阳。

太阳的影(ying)响

呵护万物生长，也“变幻(huan)无常”

大约在46亿年前，一个(ge)由气体(ti)夹(jia)杂着尘埃的巨大星云在引力扰动下开始坍缩，随着物质(zhi)向中心聚集，99.86%的质(zhi)量形成了原始太阳，其余(yu)则逐步汇聚成八大行星、矮(ai)行星和小行星，其中就有我们的地球。经(jing)过约3亿年的漫长演化，地球上诞生了原始生命(ming)。

到(dao)目前为止，地球仍是我们所(suo)知唯一存在生命(ming)的星球。生命(ming)之所(suo)以(yi)能够在地球上出现并呈现千姿百态，离不开赖以(yi)生存的太阳，太阳为生命(ming)的存在和繁衍提供了不可或缺的光和热。更重要的是，太阳大气日冕不断往外运(yun)动形成太阳风，从而(er)吹(chui)出一个(ge)被(bei)称为日球层的巨大“襁褓”，将太阳系八大行星包裹(guo)其中。日球层为我们阻挡了70%的宇宙射线，从而(er)使得地球能够在诡谲多变的浩瀚宇宙中偏(pian)居一隅、岁(sui)月(yue)静好。

然而(er)，太阳也有自己的“脾气”。太阳上的各种爆发(fa)现象，如(ru)太阳耀斑和日冕物质(zhi)抛射，释放出来的能量相当于上百亿颗原子弹(dan)的当量，并将几(ji)十亿吨的物质(zhi)高(gao)速抛向太空。一旦这(zhe)些物质(zhi)撞向地球，有可能产生强烈(lie)的地磁暴，严重干扰卫星运(yun)行、通信导航，甚至(zhi)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颗星链卫星坠入大气层。太阳上面还点(dian)缀着大大小小的黑子，黑子时多时少，呈现一个(ge)平均约11年的周(zhou)期。黑子越多、太阳越亮，这(zhe)就使得太阳亮度同样呈现一个(ge)11年的变化周(zhou)期。虽然这(zhe)种亮度变化幅度很小，却足以(yi)影(ying)响地球的树木年轮(lun)、洪水，甚至(zhi)是小麦(mai)的价格。1645—1715年期间(jian)，太阳上出现了几(ji)乎没(mei)有黑子的“蒙德极小期”，这(zhe)正好对应地球上小冰期最冷的一段时间(jian)。

地球绕太阳的轨道也不是一成不变的，其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(xing)经(jing)历寒(han)冷的冰期。随着太阳逐渐变老，太阳的亮度会稳(wen)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(zhi)可能把地球吞(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(bei)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(kan)到(dao)很大的黑子，我国古籍中有上百次关于太阳黑子的记载。1609年，伽(ga)利略发(fa)明天文望远镜之后，黑子的数目得以(yi)每日记录；1843年，施瓦布发(fa)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)能的不断提高(gao)，越来越多的太阳结构特征和太阳运(yun)动陆续被(bei)观测到(dao)：1941年观测发(fa)现日冕的温度高(gao)达百万度，1959年卫星测量证实日冕以(yi)数百公里每秒的速度往外运(yun)动形成太阳风，1962年发(fa)现太阳表(biao)面的五分钟振荡，1971年发(fa)现日冕物质(zhi)抛射现象……

工欲善其事，必先(xian)利其器。每一次望远镜性(xing)能的提升都给太阳物理带来新的发(fa)现，甚至(zhi)引发(fa)我们对太阳的全新认识。400多年前伽(ga)利略观测太阳黑子的望远镜直径只有1.5厘米，而(er)目前全世界最大的太阳可见(jian)光望远镜直径达4米。在我国，1979年建成的南(nan)京大学(xue)太阳塔为太阳耀斑的光谱研究作出了卓(zhuo)越贡(gong)献，1984年建成的中国科学(xue)院(yuan)国家天文台磁场望远镜为研究太阳磁场的长期演化提供了宝贵资料，2012年建成的云南(nan)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(ru)今(jin)，我国的1.8米太阳望远镜已初步建成，2.5米太阳望远镜也正在研制。这(zhe)两台望远镜都采用了自适应光学(xue)技术，可以(yi)最大程度降低地球大气抖动对观测带来的影(ying)响。

我国在太阳空间(jian)探测方面起步较晚(wan)，2001年神舟二号飞船上搭载了太阳X射线和伽(ga)马射线探测器；2021年8月(yue)发(fa)射的风云气象卫星搭载了我国首个(ge)X射线和极紫外成像仪；同年10月(yue)，我国发(fa)射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(jian)观测，并得到(dao)了太阳低层大气自转角速度随高(gao)度和纬度的分布。目前，10余(yu)个(ge)国家的科研人员正在分析羲和卫星数据(ju)。2022年10月(yue)，我国发(fa)射了夸父一号太阳探测卫星，可同时测量太阳表(biao)面的磁场演化、监视太阳耀斑和日冕物质(zhi)抛射过程。

我国古代的“逐日”神话，已经(jing)变成了如(ru)今(jin)抵近“探日”的现实。

人类与太阳

从探索奥秘到(dao)生活应用

日升日落，从未停息，我们所(suo)熟(shu)悉的太阳蕴藏着大量奥秘：太阳内部(bu)是如(ru)何分布的、太阳磁场是如(ru)何产生的、日冕是如(ru)何被(bei)加热到(dao)上百万摄氏(shi)度（太阳表(biao)面温度约5500摄氏(shi)度）的、日冕磁场是如(ru)何分布的、太阳爆发(fa)是如(ru)何触发(fa)的、太阳爆发(fa)会对地球产生多大的影(ying)响……

为了破解这(zhe)些奥秘，科研人员在分析现有观测数据(ju)的同时，也在规划未来的探测路径。对于太阳内部(bu)结构，所(suo)有的电磁波都难以(yi)窥见(jian)其真容，中微子却可以(yi)，我国学(xue)者正在建造中微子探测器以(yi)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(fa)布计划，我国科研人员也在筹(chou)划抵近探测卫星；对于日地空间(jian)环境(jing)，美国和我国都正在筹(chou)划立体(ti)探测网；对于太阳爆发(fa)及其对地球的影(ying)响，我国正计划在日地第五拉格朗日点(dian)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(chou)划太阳极轨卫星，以(yi)期首次实现对太阳极区的正面成像。

经(jing)常会有人问：研究太阳，意义在哪里？科研的目的，一是拓展人类的认知边界，探索大自然的奥秘；二是引领(ling)新技术的发(fa)展。比如(ru)，地外天体(ti)通常距离我们非常遥远，天文探测经(jing)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，太阳上的各种结构和爆发(fa)现象也会出现在其他恒星上或黑洞周(zhou)围，但唯有太阳可以(yi)被(bei)我们在相对较近的距离观测，对太阳的研究可以(yi)为探索其他天体(ti)的奥秘提供不可或缺的参考；另一方面，太阳爆发(fa)会对人类产生灾害性(xing)影(ying)响，因此，对太阳的研究可以(yi)为预报以(yi)及减少这(zhe)些灾害性(xing)影(ying)响提供理论基础。在未来，如(ru)果火星移民和星际探索成为现实，我们需要考虑的一个(ge)重要问题就是在太空中避免太阳爆发(fa)产生的高(gao)能粒子轰击我们的身体(ti)。