约100年前，英国天文学家(jia)爱丁顿曾对爱因斯坦(tan)说，受不透(tou)明度的影响，太阳和其他恒星(xing)内部是(shi)宇宙中最难以探测(ce)的结构。1962年，加(jia)州(zhou)理工大学教授莱(lai)顿就偶然发现(xian)，太阳表面并(bing)非平静如镜，而是(shi)一直在振荡，仿佛(fo)在“呼吸”。在这(zhe)一发现(xian)的30年后，天文学家(jia)根据太阳表面的振荡反演出了太阳的内部结构。透(tou)过太阳的“呼吸”，人们进一步认(ren)识了太阳。

太阳的影响

呵护万物生长，也“变幻无常”

大约在46亿年前，一个由气体夹杂着尘埃的巨(ju)大星(xing)云在引力(li)扰动下开始坍缩，随着物质向中心聚集，99.86%的质量形成了原始太阳，其余则逐步汇(hui)聚成八大行星(xing)、矮(ai)行星(xing)和小行星(xing)，其中就有我们的地(di)球。经过约3亿年的漫长演化，地(di)球上诞生了原始生命。

到目前为止，地(di)球仍是(shi)我们所知唯一存在生命的星(xing)球。生命之(zhi)所以能够在地(di)球上出现(xian)并(bing)呈现(xian)千姿百(bai)态，离不开赖以生存的太阳，太阳为生命的存在和繁衍提供(gong)了不可或缺的光和热(re)。更重要(yao)的是(shi)，太阳大气日冕不断往外(wai)运动形成太阳风，从(cong)而吹(chui)出一个被称为日球层的巨(ju)大“襁(qiang)褓”，将太阳系(xi)八大行星(xing)包裹其中。日球层为我们阻(zu)挡了70%的宇宙射线，从(cong)而使得地(di)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(pi)气”。太阳上的各种爆发现(xian)象，如太阳耀斑和日冕物质抛射，释放出来的能量相当于上百(bai)亿颗原子弹的当量，并(bing)将几十亿吨的物质高速(su)抛向太空。一旦这(zhe)些物质撞向地(di)球，有可能产生强烈(lie)的地(di)磁暴，严重干扰卫(wei)星(xing)运行、通(tong)信(xin)导航，甚至(zhi)电网和石油管道的安全(quan)。1989年的太阳爆发导致(zhi)加(jia)拿大魁北克省水电站(zhan)的变压器烧毁，2022年的太阳爆发导致(zhi)40颗星(xing)链(lian)卫(wei)星(xing)坠入大气层。太阳上面还点缀(zhui)着大大小小的黑子，黑子时多时少，呈现(xian)一个平均(jun)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(xian)一个11年的变化周期。虽(sui)然这(zhe)种亮度变化幅度很(hen)小，却足以影响地(di)球的树木年轮、洪水，甚至(zhi)是(shi)小麦的价格。1645—1715年期间，太阳上出现(xian)了几乎没有黑子的“蒙德极小期”，这(zhe)正好对应地(di)球上小冰期最冷的一段时间。

地(di)球绕太阳的轨道也不是(shi)一成不变的，其他行星(xing)对地(di)球的引力(li)会让地(di)球的轨道变得更加(jia)扁平，地(di)球就会周期性经历(li)寒冷的冰期。随着太阳逐渐变老，太阳的亮度会稳步增加(jia)。10亿年后，太阳的亮度会增加(jia)10%，届时江海湖泊都将蒸干。50多亿年后，不断膨(peng)胀的太阳甚至(zhi)可能把地(di)球吞没。

探索的脚步

从(cong)举头“望日”到抵近“探日”

黑子是(shi)太阳上最早被发现(xian)的神秘(mi)特征。在望远镜发明之(zhi)前，人类(lei)通(tong)过肉眼只(zhi)能看到很(hen)大的黑子，我国古籍中有上百(bai)次关于太阳黑子的记载。1609年，伽利略发明天文望远镜之(zhi)后，黑子的数目得以每日记录(lu)；1843年，施瓦布发现(xian)太阳黑子存在11年的周期；1859年，卡林(lin)顿在观测(ce)太阳黑子时意外(wai)发现(xian)了太阳耀斑现(xian)象。到了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太阳运动陆(lu)续被观测(ce)到：1941年观测(ce)发现(xian)日冕的温度高达百(bai)万度，1959年卫(wei)星(xing)测(ce)量证实(shi)日冕以数百(bai)公里每秒的速(su)度往外(wai)运动形成太阳风，1962年发现(xian)太阳表面的五分钟振荡，1971年发现(xian)日冕物质抛射现(xian)象……

工欲善(shan)其事，必先利其器。每一次望远镜性能的提升都给太阳物理带来新的发现(xian)，甚至(zhi)引发我们对太阳的全(quan)新认(ren)识。400多年前伽利略观测(ce)太阳黑子的望远镜直径只(zhi)有1.5厘米，而目前全(quan)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究作出了卓越贡献，1984年建成的中国科学院国家(jia)天文台(tai)磁场望远镜为研究太阳磁场的长期演化提供(gong)了宝贵资料，2012年建成的云南天文台(tai)红外(wai)太阳望远镜使我国的太阳观测(ce)研究进入世界第一梯(ti)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制。这(zhe)两台(tai)望远镜都采用了自适应光学技术，可以最大程度降(jiang)低地(di)球大气抖(dou)动对观测(ce)带来的影响。

我国在太阳空间探测(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(ma)射线探测(ce)器；2021年8月发射的风云气象卫(wei)星(xing)搭载了我国首(shou)个X射线和极紫外(wai)成像仪；同年10月，我国发射了羲和号太阳探测(ce)卫(wei)星(xing)，在国际上首(shou)次实(shi)现(xian)全(quan)日面色球光谱空间观测(ce)，并(bing)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(jia)的科研人员正在分析羲和卫(wei)星(xing)数据。2022年10月，我国发射了夸父一号太阳探测(ce)卫(wei)星(xing)，可同时测(ce)量太阳表面的磁场演化、监视太阳耀斑和日冕物质抛射过程。

我国古代的“逐日”神话(hua)，已经变成了如今抵近“探日”的现(xian)实(shi)。

人类(lei)与太阳

从(cong)探索奥秘(mi)到生活应用

日升日落，从(cong)未停息，我们所熟(shu)悉的太阳蕴藏着大量奥秘(mi)：太阳内部是(shi)如何分布的、太阳磁场是(shi)如何产生的、日冕是(shi)如何被加(jia)热(re)到上百(bai)万摄氏度（太阳表面温度约5500摄氏度）的、日冕磁场是(shi)如何分布的、太阳爆发是(shi)如何触发的、太阳爆发会对地(di)球产生多大的影响……

为了破解这(zhe)些奥秘(mi)，科研人员在分析现(xian)有观测(ce)数据的同时，也在规划未来的探测(ce)路(lu)径。对于太阳内部结构，所有的电磁波都难以窥见其真容，中微子却可以，我国学者正在建造中微子探测(ce)器以研究太阳内部的精确(que)分布；对于日冕加(jia)热(re)问题，美(mei)国和日本都有卫(wei)星(xing)发布计划，我国科研人员也在筹划抵近探测(ce)卫(wei)星(xing)；对于日地(di)空间环境，美(mei)国和我国都正在筹划立体探测(ce)网；对于太阳爆发及其对地(di)球的影响，我国正计划在日地(di)第五拉格朗日点部署(shu)羲和二号卫(wei)星(xing)；对于太阳磁场的起源，美(mei)国和我国同行都在筹划太阳极轨卫(wei)星(xing)，以期首(shou)次实(shi)现(xian)对太阳极区的正面成像。

经常会有人问：研究太阳，意义(yi)在哪里？科研的目的，一是(shi)拓展人类(lei)的认(ren)知边界，探索大自然的奥秘(mi)；二是(shi)引领新技术的发展。比如，地(di)外(wai)天体通(tong)常距离我们非常遥远，天文探测(ce)经常面临的是(shi)极微弱信(xin)号，对分辨极微弱信(xin)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(yao)。一方面，太阳上的各种结构和爆发现(xian)象也会出现(xian)在其他恒星(xing)上或黑洞(dong)周围，但唯有太阳可以被我们在相对较近的距离观测(ce)，对太阳的研究可以为探索其他天体的奥秘(mi)提供(gong)不可或缺的参考；另一方面，太阳爆发会对人类(lei)产生灾害性影响，因此，对太阳的研究可以为预报以及减少这(zhe)些灾害性影响提供(gong)理论基础。在未来，如果火星(xing)移民(min)和星(xing)际探索成为现(xian)实(shi)，我们需要(yao)考虑的一个重要(yao)问题就是(shi)在太空中避免太阳爆发产生的高能粒子轰(hong)击我们的身体。