探索太阳

    对于人类来说，光辉的太阳无疑是宇宙中最重要的天体。万物生长靠太阳，没有太阳，地球上就不可能有姿态万千的生命现象，当然也不会孕育出作为智慧生物的人类。太阳给人们以光明和温暖，它带来了日夜和季节的更替，左右着地球冷暖的变化，为地球生命提供了各种形式的能源。

    太阳是距离地球最近的恒星，它的亮度、大小和物质密度都属于中等，按半径和温度归类应属G2型矮星。它位于银河系的对称平面附近，距离银河系中心约26000光年，在银道面以北约26光年, 它一方面绕着银心以每秒250公里的速度旋转，另一方面又相对于周围恒星以每秒19.7公里的速度朝着织女星附近方向运动。它有磁场和自转。它是太阳系中最大的天体，并包含了太阳系将近98%的质量。需要109个地球才能填满太阳的横截面，而它的内部则能容纳超过130万个地球。

    太阳从中心向外可分为核反应区、辐射层、对流层和太阳大气层。组成太阳大气的物质大多是些普通的气体，其中氢约占71％, 氦约占27％, 其它元素占2％。太阳的大气层，像地球的大气层一样，可按不同的高度和不同的性质分成各个圈层：可见的明亮表面称为光球；光球之上是5000公里厚的内层大气，称为色球层；在色球之上是极其稀薄的高温日冕，其范围可延伸到地球甚至更远的地方。我们平常看到的太阳表面，是太阳大气的最底层，温度约是6000摄氏度。它是不透明的，因此我们不能直接看见太阳内部的结构。但是，天文学家根据物理理论和对太阳表面各种现象的研究，建立了太阳内部结构和物理状态的模型。这一模型也已经被对于其他恒星的研究所证实，至少在大的方面，是可信的。

    太阳的活动来源于其核心部分。太阳的核心温度高达1500万摄氏度，压力超过地球的340亿倍。在这里发生着核聚变。聚变导致四个质子或氢原子产生一个阿尔法粒子或氦原子核。阿尔法粒子的质量比四个质子小0.7%，剩余的质量转化成了能量并被释放至太阳的表面，并通过对流过程散发出光和热。太阳核心的能量需要通过几百万年才能到达它的表面。每秒钟有七亿吨的氢被转化成氦。在这过程中，约有五百万吨的净能量被释放，因此使太阳能够发光。

    太阳的年龄约为46亿年，它还可以继续燃烧约50亿年。在其存在的最后阶段，太阳中的氦将转变成重元素，太阳的体积也将开始不断膨胀，直至将地球吞没。在经过一亿年的红巨星阶段后，太阳将突然坍缩成一颗白矮星——所有恒星存在的最后阶段。再经历几万亿年，它将最终完全冷却。

太阳黑子

    光球就是我们平常所看到的太阳园面，通常所说的太阳半径也是指光球的半径。光球的表面是气态的，其平均密度只有水的几亿分之一。光球虽然是一层不透明的气体薄层，但厚度约400-500公里，它辐射出太阳能量的绝大部分。上面的斑点结构称为米粒组织，是太阳热气体云的顶部，大小约为300-1450公里，形状为不规则多边形，持续时间约7-10分钟，有垂直方向的振荡。目前认为这种米粒组织是光球下面气体的剧烈对流造成的现象。光球的能量来自不同深度，形成不同温度的表面大气。在光球层的某些区域，温度比周围稍低（通常是4000°C），这便是黑子。

    太阳能量经过这一区域自中心向外传递。这一层可见太阳耀斑。耀斑是太阳黑子形成前在色球层产生的灼热的氢云层。色球层平时不易被观测到，过去这一区域只是在日全食时才能被看到。当月亮遮掩了光球明亮光辉的一瞬间，人们能发现日轮边缘上有一层玫瑰红的绚丽光彩，那就是色球。色球层厚约8000千米,它的化学组成与光球基本上相同，但色球层内的物质密度和压力要比光球低得多。日常生活中，离热源越远处温度越低，而太阳大气的情况却截然相反，光球顶部接近色球处的温度差不多是4300℃，到了色球顶部温度竟高达几万度，再往上，到了日冕区温度陡然升至上百万度。人们对这种反常增温现象感到疑惑不解，至今也没有找到确切的原因。

日珥

    在色球上人们还能够看到许多腾起的火焰，这就是天文上所谓的“日珥”。日珥是迅速变化着的活动现象，一次完整的日珥过程一般为几十分钟。同时，日珥的形状也可说是千姿百态，有的如浮云烟雾，有的似飞瀑喷泉，有的好似一弯拱桥，也有的酷似团团草丛，真是不胜枚举。天文学家根据形态变化规模的大小和变化速度的快慢将日珥分成宁静日珥、活动日珥和爆发日珥三大类。最为壮观的要属爆发日珥，本来宁静或活动的日珥，有时会突然“怒火冲天”，把气体物质拼命往上抛射，然后回转着返回太阳表面，形成一个环状，所以又称环状日珥。

日全食

    在日全食时的短暂瞬间，常常可以看到太阳周围除了绚丽的色球外，还有一大片白里透蓝，柔和美丽的晕光，这就是太阳大气的最外层——日冕。日冕是包围太阳的一层发光的高温稀薄气体，亮度很微弱，只有在日全食时用日冕仪才能看到。这一区域有日饵。日冕最高可达200万K，因高温而不断发出带电微粒向外扩散，称为太阳风。当太阳黑子活动的极大年时，日冕的形状呈球型；而在极小年，两极的方向出现极羽。日冕的最外面向太空伸展并辐射出从太阳产生的粒子。

    太阳黑子由暗黑的本影和在其周围的半影组成，形状变化很大，最小的黑子直径只有几百公里，没有半影，而最大的黑子直径比地球的直径还大几倍。太阳黑子是由于周围明亮光球背景的反衬才显的暗黑，实际上它们的温度达3800K，比融化的钨还亮热。黑子的重要特性是它们的磁场强度，黑子越大，磁场强度越高，大黑子的磁场强度可达4000高斯。太阳黑子活动呈周期出现，两次极大间的间隔平均为11.2年，叠加有一个为期80年的低幅度的周期。在黑子群周围常出现耀斑，发出的辐射和粒子同地球磁场和电离层相互作用会使地球上的短波无线电通讯中断并出现极光。

    太阳看起来很平静，实际上无时无刻不在发生剧烈的活动。太阳表面和大气层中的活动现象，诸如太阳黑子、耀斑和日冕物质喷发等，会使太阳风大大增强，造成许多地球物理现象——例如极光增多、大气电离层和地磁的变化。太阳活动和太阳风的增强还会严重干扰地球上无线电通讯及航天设备的正常工作，使卫星上的精密电子仪器遭受损害，地面电力控制网络发生混乱，甚至可能对航天飞机和空间站中宇航员的生命构成威胁。因此，监测太阳活动和太阳风的强度，适时作出“空间气象”预报，显得越来越重要。