约100年(nian)前，英国天文学家爱丁顿(dun)曾对爱因斯坦(tan)说，受不透明度的影响，太(tai)阳和其他恒星内部是宇宙中最难以探测的结构。1962年(nian)，加州理(li)工大学教授莱顿(dun)就偶然(ran)发现，太(tai)阳表面并非平静如镜，而是一直在(zai)振(zhen)荡，仿佛在(zai)“呼吸(xi)”。在(zai)这一发现的30年(nian)后(hou)，天文学家根(gen)据太(tai)阳表面的振(zhen)荡反演出(chu)了太(tai)阳的内部结构。透过太(tai)阳的“呼吸(xi)”，人们进(jin)一步认识了太(tai)阳。

太(tai)阳的影响

呵护万(wan)物生(sheng)长，也“变幻(huan)无常”

大约在(zai)46亿年(nian)前，一个由气体夹杂着尘埃(ai)的巨(ju)大星云在(zai)引力(li)扰动下开始坍缩，随着物质(zhi)向中心聚集，99.86%的质(zhi)量形(xing)成了原始太(tai)阳，其余则逐步汇聚成八大行星、矮行星和小(xiao)行星，其中就有我们的地球。经过约3亿年(nian)的漫(man)长演化，地球上诞(dan)生(sheng)了原始生(sheng)命。

到(dao)目前为止，地球仍(reng)是我们所知唯一存在(zai)生(sheng)命的星球。生(sheng)命之所以能够在(zai)地球上出(chu)现并呈现千姿百态，离不开赖以生(sheng)存的太(tai)阳，太(tai)阳为生(sheng)命的存在(zai)和繁衍提供了不可或缺的光和热。更(geng)重要的是，太(tai)阳大气日冕不断往外运动形(xing)成太(tai)阳风，从而吹出(chu)一个被称为日球层的巨(ju)大“襁褓”，将太(tai)阳系八大行星包裹其中。日球层为我们阻挡了70%的宇宙射线(xian)，从而使(shi)得地球能够在(zai)诡谲多变的浩瀚宇宙中偏居一隅、岁月(yue)静好。

然(ran)而，太(tai)阳也有自己(ji)的“脾气”。太(tai)阳上的各种爆发现象，如太(tai)阳耀(yao)斑和日冕物质(zhi)抛射，释放出(chu)来的能量相当于上百亿颗原子弹的当量，并将几十亿吨的物质(zhi)高速抛向太(tai)空。一旦这些物质(zhi)撞向地球，有可能产生(sheng)强烈的地磁暴，严(yan)重干扰卫星运行、通信导(dao)航，甚至电网和石油管道的安全。1989年(nian)的太(tai)阳爆发导(dao)致加拿大魁北克省水电站的变压器烧毁，2022年(nian)的太(tai)阳爆发导(dao)致40颗星链卫星坠入大气层。太(tai)阳上面还点(dian)缀着大大小(xiao)小(xiao)的黑子，黑子时多时少，呈现一个平均约11年(nian)的周期(qi)。黑子越多、太(tai)阳越亮，这就使(shi)得太(tai)阳亮度同样呈现一个11年(nian)的变化周期(qi)。虽然(ran)这种亮度变化幅度很小(xiao)，却足以影响地球的树木年(nian)轮、洪(hong)水，甚至是小(xiao)麦的价格。1645—1715年(nian)期(qi)间(jian)，太(tai)阳上出(chu)现了几乎(hu)没有黑子的“蒙德极(ji)小(xiao)期(qi)”，这正好对应地球上小(xiao)冰期(qi)最冷(leng)的一段时间(jian)。

地球绕(rao)太(tai)阳的轨(gui)道也不是一成不变的，其他行星对地球的引力(li)会让地球的轨(gui)道变得更(geng)加扁平，地球就会周期(qi)性经历寒冷(leng)的冰期(qi)。随着太(tai)阳逐渐变老，太(tai)阳的亮度会稳(wen)步增(zeng)加。10亿年(nian)后(hou)，太(tai)阳的亮度会增(zeng)加10%，届时江海湖泊(bo)都将蒸(zheng)干。50多亿年(nian)后(hou)，不断膨胀的太(tai)阳甚至可能把地球吞没。

探索的脚步

从举头“望日”到(dao)抵近“探日”

黑子是太(tai)阳上最早被发现的神秘特征。在(zai)望远镜发明之前，人类通过肉眼只能看到(dao)很大的黑子，我国古籍中有上百次关于太(tai)阳黑子的记载。1609年(nian)，伽利略发明天文望远镜之后(hou)，黑子的数目得以每日记录；1843年(nian)，施瓦布发现太(tai)阳黑子存在(zai)11年(nian)的周期(qi)；1859年(nian)，卡林顿(dun)在(zai)观测太(tai)阳黑子时意外发现了太(tai)阳耀(yao)斑现象。到(dao)了20世纪，随着望远镜性能的不断提高，越来越多的太(tai)阳结构特征和太(tai)阳运动陆续被观测到(dao)：1941年(nian)观测发现日冕的温度高达百万(wan)度，1959年(nian)卫星测量证(zheng)实日冕以数百公里每秒的速度往外运动形(xing)成太(tai)阳风，1962年(nian)发现太(tai)阳表面的五分(fen)钟振(zhen)荡，1971年(nian)发现日冕物质(zhi)抛射现象……

工欲善其事，必(bi)先(xian)利其器。每一次望远镜性能的提升都给太(tai)阳物理(li)带来新(xin)的发现，甚至引发我们对太(tai)阳的全新(xin)认识。400多年(nian)前伽利略观测太(tai)阳黑子的望远镜直径只有1.5厘米，而目前全世界最大的太(tai)阳可见光望远镜直径达4米。在(zai)我国，1979年(nian)建成的南京(jing)大学太(tai)阳塔为太(tai)阳耀(yao)斑的光谱研究作出(chu)了卓越贡献，1984年(nian)建成的中国科学院(yuan)国家天文台磁场(chang)望远镜为研究太(tai)阳磁场(chang)的长期(qi)演化提供了宝贵资料(liao)，2012年(nian)建成的云南天文台红外太(tai)阳望远镜使(shi)我国的太(tai)阳观测研究进(jin)入世界第一梯队。如今，我国的1.8米太(tai)阳望远镜已初步建成，2.5米太(tai)阳望远镜也正在(zai)研制。这两台望远镜都采用了自适应光学技术，可以最大程度降低地球大气抖动对观测带来的影响。

我国在(zai)太(tai)阳空间(jian)探测方面起步较晚，2001年(nian)神舟二号飞船(chuan)上搭载了太(tai)阳X射线(xian)和伽马(ma)射线(xian)探测器；2021年(nian)8月(yue)发射的风云气象卫星搭载了我国首个X射线(xian)和极(ji)紫外成像仪；同年(nian)10月(yue)，我国发射了羲和号太(tai)阳探测卫星，在(zai)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(tai)阳低层大气自转角速度随高度和纬度的分(fen)布。目前，10余个国家的科研人员正在(zai)分(fen)析羲和卫星数据。2022年(nian)10月(yue)，我国发射了夸父(fu)一号太(tai)阳探测卫星，可同时测量太(tai)阳表面的磁场(chang)演化、监视太(tai)阳耀(yao)斑和日冕物质(zhi)抛射过程。

我国古代的“逐日”神话，已经变成了如今抵近“探日”的现实。

人类与太(tai)阳

从探索奥秘到(dao)生(sheng)活应用

日升日落，从未停息，我们所熟悉的太(tai)阳蕴藏着大量奥秘：太(tai)阳内部是如何分(fen)布的、太(tai)阳磁场(chang)是如何产生(sheng)的、日冕是如何被加热到(dao)上百万(wan)摄氏度（太(tai)阳表面温度约5500摄氏度）的、日冕磁场(chang)是如何分(fen)布的、太(tai)阳爆发是如何触发的、太(tai)阳爆发会对地球产生(sheng)多大的影响……

为了破(po)解这些奥秘，科研人员在(zai)分(fen)析现有观测数据的同时，也在(zai)规划未来的探测路径。对于太(tai)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(zai)建造中微子探测器以研究太(tai)阳内部的精确(que)分(fen)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(zai)筹划抵近探测卫星；对于日地空间(jian)环境，美国和我国都正在(zai)筹划立体探测网；对于太(tai)阳爆发及其对地球的影响，我国正计划在(zai)日地第五拉格朗日点(dian)部署羲和二号卫星；对于太(tai)阳磁场(chang)的起源，美国和我国同行都在(zai)筹划太(tai)阳极(ji)轨(gui)卫星，以期(qi)首次实现对太(tai)阳极(ji)区的正面成像。

经常会有人问：研究太(tai)阳，意义在(zai)哪里？科研的目的，一是拓展人类的认知边界，探索大自然(ran)的奥秘；二是引领(ling)新(xin)技术的发展。比如，地外天体通常距(ju)离我们非常遥远，天文探测经常面临的是极(ji)微弱信号，对分(fen)辨极(ji)微弱信号的需求(qiu)大大促进(jin)了新(xin)技术的进(jin)步。太(tai)阳物理(li)研究非常重要。一方面，太(tai)阳上的各种结构和爆发现象也会出(chu)现在(zai)其他恒星上或黑洞周围，但唯有太(tai)阳可以被我们在(zai)相对较近的距(ju)离观测，对太(tai)阳的研究可以为探索其他天体的奥秘提供不可或缺的参考；另一方面，太(tai)阳爆发会对人类产生(sheng)灾害性影响，因此，对太(tai)阳的研究可以为预报以及减少这些灾害性影响提供理(li)论基础。在(zai)未来，如果火星移(yi)民和星际探索成为现实，我们需要考虑的一个重要问题就是在(zai)太(tai)空中避免太(tai)阳爆发产生(sheng)的高能粒子轰击我们的身体。