约100年前，英国天文学家爱(ai)丁顿曾(ceng)对爱(ai)因斯坦说，受不透明度的(de)影响，太阳和其他(ta)恒星(xing)内部是宇宙(zhou)中最难(nan)以探测的(de)结构。1962年，加(jia)州理工大(da)学教(jiao)授莱顿就偶然(ran)发现，太阳表面并非平静如(ru)镜，而(er)是一直在振(zhen)荡，仿佛在“呼(hu)吸”。在这一发现的(de)30年后，天文学家根据太阳表面的(de)振(zhen)荡反演出了太阳的(de)内部结构。透过太阳的(de)“呼(hu)吸”，人们进一步(bu)认(ren)识了太阳。

太阳的(de)影响

呵护万物生长，也“变幻无常”

大(da)约在46亿年前，一个由气体夹杂着尘埃的(de)巨大(da)星(xing)云在引力扰动下开始(shi)坍(tan)缩，随着物质向中心聚集，99.86%的(de)质量形成了原始(shi)太阳，其余则逐步(bu)汇(hui)聚成八大(da)行星(xing)、矮行星(xing)和小行星(xing)，其中就有我们的(de)地(di)球。经过约3亿年的(de)漫长演化，地(di)球上(shang)诞生了原始(shi)生命。

到目前为止，地(di)球仍(reng)是我们所知唯一存在生命的(de)星(xing)球。生命之(zhi)所以能够在地(di)球上(shang)出现并呈现千(qian)姿百态，离不开赖(lai)以生存的(de)太阳，太阳为生命的(de)存在和繁(fan)衍提供了不可或缺的(de)光和热。更重要的(de)是，太阳大(da)气日(ri)冕不断往外运动形成太阳风，从而(er)吹出一个被称为日(ri)球层的(de)巨大(da)“襁褓”，将太阳系(xi)八大(da)行星(xing)包裹其中。日(ri)球层为我们阻(zu)挡了70%的(de)宇宙(zhou)射线，从而(er)使得地(di)球能够在诡谲多变的(de)浩瀚宇宙(zhou)中偏居(ju)一隅、岁月静好。

然(ran)而(er)，太阳也有自(zi)己的(de)“脾气”。太阳上(shang)的(de)各(ge)种爆发现象，如(ru)太阳耀斑和日(ri)冕物质抛射，释放出来的(de)能量相(xiang)当于上(shang)百亿颗原子(zi)弹(dan)的(de)当量，并将几十亿吨(dun)的(de)物质高速抛向太空。一旦这些物质撞向地(di)球，有可能产生强烈的(de)地(di)磁暴，严重干扰卫星(xing)运行、通信导航，甚(shen)至电网(wang)和石油管道的(de)安全。1989年的(de)太阳爆发导致加(jia)拿(na)大(da)魁北(bei)克(ke)省水电站的(de)变压(ya)器烧毁，2022年的(de)太阳爆发导致40颗星(xing)链卫星(xing)坠入大(da)气层。太阳上(shang)面还点缀着大(da)大(da)小小的(de)黑子(zi)，黑子(zi)时多时少，呈现一个平均约11年的(de)周期。黑子(zi)越多、太阳越亮，这就使得太阳亮度同样呈现一个11年的(de)变化周期。虽然(ran)这种亮度变化幅度很(hen)小，却足以影响地(di)球的(de)树木(mu)年轮、洪(hong)水，甚(shen)至是小麦的(de)价格。1645—1715年期间，太阳上(shang)出现了几乎(hu)没有黑子(zi)的(de)“蒙(meng)德极小期”，这正好对应地(di)球上(shang)小冰期最冷的(de)一段时间。

地(di)球绕太阳的(de)轨道也不是一成不变的(de)，其他(ta)行星(xing)对地(di)球的(de)引力会让地(di)球的(de)轨道变得更加(jia)扁(bian)平，地(di)球就会周期性(xing)经历寒冷的(de)冰期。随着太阳逐渐变老，太阳的(de)亮度会稳步(bu)增(zeng)加(jia)。10亿年后，太阳的(de)亮度会增(zeng)加(jia)10%，届时江海湖泊(bo)都将蒸干。50多亿年后，不断膨胀的(de)太阳甚(shen)至可能把地(di)球吞没。

探索的(de)脚步(bu)

从举头“望日(ri)”到抵近“探日(ri)”

黑子(zi)是太阳上(shang)最早(zao)被发现的(de)神秘特征。在望远镜发明之(zhi)前，人类通过肉眼只能看到很(hen)大(da)的(de)黑子(zi)，我国古(gu)籍中有上(shang)百次关于太阳黑子(zi)的(de)记载。1609年，伽利(li)略发明天文望远镜之(zhi)后，黑子(zi)的(de)数目得以每日(ri)记录(lu)；1843年，施瓦布发现太阳黑子(zi)存在11年的(de)周期；1859年，卡林顿在观测太阳黑子(zi)时意外发现了太阳耀斑现象。到了20世纪，随着望远镜性(xing)能的(de)不断提高，越来越多的(de)太阳结构特征和太阳运动陆续被观测到：1941年观测发现日(ri)冕的(de)温(wen)度高达(da)百万度，1959年卫星(xing)测量证实日(ri)冕以数百公里每秒的(de)速度往外运动形成太阳风，1962年发现太阳表面的(de)五分钟振(zhen)荡，1971年发现日(ri)冕物质抛射现象……

工欲善其事，必先利(li)其器。每一次望远镜性(xing)能的(de)提升都给太阳物理带来新的(de)发现，甚(shen)至引发我们对太阳的(de)全新认(ren)识。400多年前伽利(li)略观测太阳黑子(zi)的(de)望远镜直径只有1.5厘(li)米(mi)，而(er)目前全世界最大(da)的(de)太阳可见光望远镜直径达(da)4米(mi)。在我国，1979年建成的(de)南京大(da)学太阳塔为太阳耀斑的(de)光谱研究作(zuo)出了卓越贡献(xian)，1984年建成的(de)中国科学院国家天文台磁场望远镜为研究太阳磁场的(de)长期演化提供了宝贵(gui)资料，2012年建成的(de)云南天文台红外太阳望远镜使我国的(de)太阳观测研究进入世界第一梯队。如(ru)今，我国的(de)1.8米(mi)太阳望远镜已初步(bu)建成，2.5米(mi)太阳望远镜也正在研制。这两台望远镜都采(cai)用了自(zi)适(shi)应光学技术，可以最大(da)程(cheng)度降低地(di)球大(da)气抖动对观测带来的(de)影响。

我国在太阳空间探测方面起步(bu)较晚，2001年神舟二号飞船上(shang)搭载了太阳X射线和伽马射线探测器；2021年8月发射的(de)风云气象卫星(xing)搭载了我国首个X射线和极紫外成像仪；同年10月，我国发射了羲(xi)和号太阳探测卫星(xing)，在国际上(shang)首次实现全日(ri)面色球光谱空间观测，并得到了太阳低层大(da)气自(zi)转角速度随高度和纬度的(de)分布。目前，10余个国家的(de)科研人员正在分析羲(xi)和卫星(xing)数据。2022年10月，我国发射了夸(kua)父一号太阳探测卫星(xing)，可同时测量太阳表面的(de)磁场演化、监(jian)视太阳耀斑和日(ri)冕物质抛射过程(cheng)。

我国古(gu)代的(de)“逐日(ri)”神话，已经变成了如(ru)今抵近“探日(ri)”的(de)现实。

人类与太阳

从探索奥秘到生活应用

日(ri)升日(ri)落(luo)，从未停息，我们所熟悉的(de)太阳蕴藏着大(da)量奥秘：太阳内部是如(ru)何分布的(de)、太阳磁场是如(ru)何产生的(de)、日(ri)冕是如(ru)何被加(jia)热到上(shang)百万摄氏度（太阳表面温(wen)度约5500摄氏度）的(de)、日(ri)冕磁场是如(ru)何分布的(de)、太阳爆发是如(ru)何触(chu)发的(de)、太阳爆发会对地(di)球产生多大(da)的(de)影响……

为了破解这些奥秘，科研人员在分析现有观测数据的(de)同时，也在规划未来的(de)探测路径。对于太阳内部结构，所有的(de)电磁波都难(nan)以窥见其真容，中微(wei)子(zi)却可以，我国学者正在建造中微(wei)子(zi)探测器以研究太阳内部的(de)精确分布；对于日(ri)冕加(jia)热问题(ti)，美国和日(ri)本都有卫星(xing)发布计划，我国科研人员也在筹划抵近探测卫星(xing)；对于日(ri)地(di)空间环境，美国和我国都正在筹划立体探测网(wang)；对于太阳爆发及其对地(di)球的(de)影响，我国正计划在日(ri)地(di)第五拉格朗日(ri)点部署羲(xi)和二号卫星(xing)；对于太阳磁场的(de)起源，美国和我国同行都在筹划太阳极轨卫星(xing)，以期首次实现对太阳极区的(de)正面成像。

经常会有人问：研究太阳，意义在哪里？科研的(de)目的(de)，一是拓展人类的(de)认(ren)知边(bian)界，探索大(da)自(zi)然(ran)的(de)奥秘；二是引领新技术的(de)发展。比如(ru)，地(di)外天体通常距离我们非常遥远，天文探测经常面临(lin)的(de)是极微(wei)弱信号，对分辨极微(wei)弱信号的(de)需求大(da)大(da)促(cu)进了新技术的(de)进步(bu)。太阳物理研究非常重要。一方面，太阳上(shang)的(de)各(ge)种结构和爆发现象也会出现在其他(ta)恒星(xing)上(shang)或黑洞(dong)周围，但唯有太阳可以被我们在相(xiang)对较近的(de)距离观测，对太阳的(de)研究可以为探索其他(ta)天体的(de)奥秘提供不可或缺的(de)参考；另一方面，太阳爆发会对人类产生灾害(hai)性(xing)影响，因此，对太阳的(de)研究可以为预报以及减少这些灾害(hai)性(xing)影响提供理论基础。在未来，如(ru)果火星(xing)移民(min)和星(xing)际探索成为现实，我们需要考虑的(de)一个重要问题(ti)就是在太空中避免太阳爆发产生的(de)高能粒子(zi)轰击我们的(de)身体。