太阳一直以来都占据着重要地位,带来温暖、光明和生命。在古代,它被尊为神;如今,我们崇敬它为我们本地的辉光等离子体团——它是夜晚闪烁星辰的一个近距离范例。太阳之所以发光,是因为其核心深处发生了聚变反应,将氢原子融合成氦,并在此过程中释放光子。这些光子需要花费数万年甚至数十万年的时间在太阳内部反射,最终才能逃逸到太阳表面。
地球上的生命依赖阳光——但这种依赖性掩盖了我们恒星的复杂性。例如,太阳最外层的可见层受到看不见的磁场的影响,磁场不断断裂和重新连接,每次释放能量。没有人知道为什么它的类大气层——日冕——离太阳表面越远,温度反而越高,而不是越低。
美国国家航空航天局日球物理学家尼古拉·福克斯说,了解太阳就像打开了一个潘多拉的盒子。“我们会回答这些最初的问题,但很可能会引出更多的问题。”
太阳的组成部分
日冕:太阳大气的最外层,在日全食期间可见,此时月亮遮挡了太阳的其他光线。日珥:从太阳表面延伸到日冕的、翻腾的等离子体(构成太阳的超高温气体)环。日珥遵循环绕我们恒星的扭曲且不断变化的磁场。
太阳黑子:较冷、较暗的区域,看起来像点,但实际上非常巨大(通常比地球大)。科学家认为,当表面磁场增强时,会形成太阳黑子,阻碍热气向外流动。太阳黑子群表明磁活动正在增加。
太阳风:沿着磁场线不断从太阳辐射出的带电粒子流,肉眼不可见。
太阳耀斑:明亮、可见的光闪,持续时间可能从几分钟到几小时不等;它标志着磁能的强大释放。耀斑经常发生在太阳黑子附近,并且可能伴随日冕物质抛射(CME)。
日冕物质抛射(CMEs):在太阳日冕中,数十亿吨的等离子体可以加速到超音速,并沿着太阳风向外喷射。为什么会发生这种情况仍然是一个重大谜团。这些事件可能伴随太阳耀斑。
恶劣天气
发生在太阳上的事情不会只停留在太阳。当带电粒子团被抛入太阳风时,它们会撞击地球的磁场,产生极光,以及地磁风暴等极端天气事件。
已知最强大的太空天气风暴发生在1859年,所有电磁设备都处于危险之中:电报机冒出火花,电击操作员,并点燃了附近的纸张。如果今天发生一场同样强大的风暴,它可能会对卫星、电网和电子设备造成大范围的破坏。
首次窥探未解之谜
2018年8月,美国宇航局发射了帕克太阳探测器,这是一项旨在比以往任何时候都更接近太阳的任务。它已经传回了令人惊讶的数据。2018年12月的一次会议上公布的第一次轨道数据,显示了太阳等离子体流动的意想不到的模式——这是科学家们认为自己已经理解的。“你能听到听众中发出惊讶的抽气声,”福克斯说,她是帕克号的前项目科学家。“现在我们不得不问,‘为什么它不像我们想象的那样?’”
随着帕克号继续传回报告,像福克斯这样的研究人员希望更好地了解日冕如何加热并加速可能给我们的渺小星球带来大麻烦的等离子体团。

美国宇航局的帕克太阳探测器。(图片来源:NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben)
NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
太阳的统计数据
大小:它很大。太阳直径约为86.4万英里,可以容纳130多万个地球。
温度:太阳核心温度高达1500万开尔文,或2700万华氏度,是其最热的部分。但不要指望能看到它:人体,以及我们能建造的任何东西,在到达太阳表面之前就会蒸发,而太阳表面本身也有高达6000开尔文(10300华氏度)的灼热温度。
物质分布:就太阳系而言,地球微不足道。仅太阳就占太阳系物质总量的99.8%。
诞生:太阳——以及太阳系的其他部分——形成于45亿多年前,当时一个巨大的旋转气体和尘埃云在其自身引力的作用下坍缩。
死亡:大约50亿年后,太阳将耗尽其氢燃料,并膨胀成一种名为红巨星的恒星,很可能在此过程中吞噬地球。祝任何可能的后代一路顺风!
追踪太阳周期
数千年来,我们一直能看到太阳黑子,尽管一些早期学者为了保持太阳的完美和纯洁,将它们视为行星的影子。太阳黑子的数量逐年波动,大致遵循一个11年的周期,有高潮和低谷。测量数据显示,我们目前正接近一个周期的尾声,并进入太阳极小期。
每个周期都以太阳磁场方向的逆转而结束——并开始:磁北变成磁南,反之亦然。太阳黑子数量的增加通常预示着磁场即将翻转。

(图片来源:图表,Roen Kelly/Discover;2014年太阳,NASA Goddard;2018年太阳:NASA/GSFC/Solar Dynamics Observatory)















