天天爱科学
希腊神话中，太阳神赫利俄斯每天乘着由 4 匹火马拉着的日辇自东向西划过天际，给大地带来光明。这一古老的传说折射出了人类对太阳最原始的认知——这颗高悬天际的火球，既是光明的象征，也是万物生长的源泉。当我们站在现代科学的高度重新审视太阳，会发现这个距离地球约 1.5 亿千米的恒星，远比古人想象的更加神奇和复杂。
炽烈燃烧的光球
太阳主要由氢和氦构成，其质量约占整个太阳系的99.86%。太阳结构包括核心、辐射区、对流层、光球层、色球层、日冕层，光球层之下被称为太阳内部，光球层之上被称为太阳大气。
太阳的核心温度可高达 1500万℃，通过核聚变的方式向太空释放光和热。其内部犹如一个精密的核能反应堆，核心的质子-质子链反应堪称宇宙最精妙的能量转换系统。
太阳内部和表面结构示意图
在太阳半径20%的核心区域，每秒约有6.2亿吨氢通过核聚变转化为氦，释放的能量相当于同时引爆920亿颗百万吨级氢弹。
辐射层占据太阳半径的70%，核心产生的γ射线光子需要经历约17万次碰撞吸收和再发射过程，才能到达太阳表面。这种随机行走的旅程耗时长达10万~17万年，当光子最终以可见光形式逃逸时，恐龙时代产生的能量方才抵达地球。
最外层的对流层通过热柱运动将能量传输到表面，这些直径达1000千米的热气泡上升到光球层则只需10天。
太阳可见的“表面”——光球层，厚约500千米，我们所说的太阳黑子就产生于此。光球层的温度约5500℃，而在它之上的色球层温度却反常地从几千摄氏度升至数万摄氏度，日冕层温度更是能够达到百万摄氏度的级别。
这个温度倒置现象至今仍是太阳物理学最大谜题之一，学界猜测这可能与磁流体力学过程和纳米耀斑有关。
太阳表面活动和日冕
处于“暴躁期”的太阳非常疯狂
2024 年太阳异常活跃，太阳耀斑频繁爆发。根据预测，太阳活动在 2025 年仍将保持较高水平，之后活动力度可能会逐渐减弱，进入极小值时期。
太阳如此“疯狂”，主要是因为它目前正处于第 25 个太阳活动周期的极大值阶段。太阳表面是一个变化的恒星磁场，太阳磁场会引发太阳活动。
通常，太阳活动呈现大约 11 年的周期性变化，从弱到强，再从强转弱。在周期的高峰期，太阳的活动会变得较为剧烈，包括太阳耀斑频繁爆发、日冕物质抛射、高速太阳风，以及太阳黑子和太阳高能粒子显著增加等。
太阳耀斑
太阳风
太阳风是由日冕层持续吹出的带电粒子流所形成的，在黄道面附近风速约400千米/秒，两极区域可达800千米/秒。
太阳风爆发时释放大量带电粒子所形成的高速粒子流，会严重影响地球的空间环境，引发地球磁场剧烈变化，干扰并破坏无线通信，破坏臭氧层，危害人体健康。
2018年美国发射的帕克太阳探测器多次进行近日飞行，成功传回了关于太阳日冕（太阳大气层的最外层）的一批数据，测得距太阳表面约2400万千米处的等离子体环境。
这是人类首次看到太阳风和太阳粒子的细节画面，刷新了人类对太阳风的起源和加速机制的认知，为高能粒子物理学的研究提供了突破口。
2025 年帕克太阳探测器再次完成了近距离飞掠太阳的任务，收集到了来自太阳日冕内部的太阳风数据。
太阳活动对地球磁场产生影响
太阳黑子
太阳黑子是强磁场的聚集区，因温度比周围低1500℃而显得暗淡。它们的数量呈现11年周期性变化，这个周期本质上是太阳磁场的极性翻转周期。在极小期，太阳可能连续数月没有
黑子，极大期则会出现包含数十个黑子的复杂群组。长期的观测发现，黑子多的时候，其他太阳活动现象也会比较频繁。地球上天气或气候反常也与太阳黑子活动有密切关系。
日冕物质抛射
太阳耀斑
太阳耀斑是太阳上最剧烈的活动之一，会释放大量的能量和电磁辐射。X 级耀斑能在数分钟内释放相当于百亿兆吨TNT的能量，其产生的高能粒子流以光速的三分之一奔袭地球。
太阳耀斑
日冕物质抛射
日冕物质抛射则是将数十亿吨等离子体以每秒数千千米的速度抛入太空，这些带电粒子云如果击中地球，可能会引发强烈地磁暴。
地磁暴就像太阳打了一个“大喷嚏”，让地球磁场产生地磁强度和倾角的变化，给信鸽一类依靠地磁导航的动物带来麻烦。
部分生物的生物钟还会受到扰乱，虽然对人体健康的直接影响相对微弱，但那些对电磁环境敏感的人群，可能会出现焦虑、失眠、睡眠质量下降等情况。
伴随地磁暴而来的还有极光，这对于极光爱好者来说倒是件好事儿。
不过面对“脾气暴躁”的太阳也不必太担心，地球的地磁场和大气层能够提供一定的保护，减轻对我们的影响。
早在 2021 年，我国成功发射了首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”，它如同太空中的“火眼金睛”，时刻观测着太阳活动特征和空间等离子体状态。
中国科学院空间环境预报中心也会根据观测数据，及时发布太阳活动和地磁活动的预报信息。
日冕物质抛射
太阳与地球的互动
“万物生长靠太阳”，太阳是地球生命的能量源泉，太阳活动时刻影响着生物的生存、繁殖及生态系统的平衡。
太阳光周期变化（昼夜交替）能够调控生物的生理活动，如鸟类迁徙、植物开花时间与昼夜长短相关，昆虫繁殖周期与光周期同步。
植物、藻类及某些细菌则直接利用太阳光，通过光合作用固定二氧化碳并释放氧气，减缓了温室效应，对维持地球的碳平衡起着关键作用。
太阳辐射在早期生命的进化过程中可能还起到了加速作用。
太阳辐射中约43%是可见光，近50%为红外线，7%为紫外线。虽然臭氧层吸收了99%的致命紫外线，但仍有少量户外紫外线穿透大气。过量的紫外线照射破坏DNA 结构，会导致基因突变，影响生物的遗传和变异，进而推动早期生物的进化。
太阳活动直接影响地球气候。一些研究认为，蒙德极小期的太阳活动停滞导致了小冰期延长。
1815年坦博拉火山喷发后紧接着的“无夏之年”，除了火山灰遮蔽效应外，道尔顿极小期导致的极地涡旋异常，也加剧了欧洲的极端低温事件。这种太阳活动-气候响应机制，在树轮年轮、冰芯记录等地质档案中留下了清晰的对应痕迹。
在2015~2020年太阳活动的第 24 周期低谷期，卫星观测到平流层温度异常下降0.8℃时，北半球中纬度地区出现了西风带振幅扩大 20% 的气候响应，导致北美冬季寒潮频率增加 37%。
使用紫外线消毒机进行消毒
“人造太阳”带领人类迈向能源自由
太阳是地球能源的终极来源，太阳能、水能、风能、海洋能、生物质能以及化石能源都直接或间接来自太阳。太阳能是太阳以电磁波形式向外辐射的能量，是一种清洁、可再生的能源，具有巨大的开发潜力和应用价值。
在探索清洁能源的征途上，人类不断向太阳汲取灵感。
国际热核聚变实验堆（ITER）模拟太阳核聚变原理，计划在2035年实现净能量增益。可控核聚变作为典型的前沿性、颠覆性技术，未来一旦实现应用，将彻底改变世界能源格局。
今年1月20日，我国的“人造太阳”全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），再次创造新世界纪录，成功实现了1亿℃下1066秒的高约束模式等离子体稳态运行。
3月底，新一代人造太阳“中国环流三号”又首次实现原子核和电子温度均突破1亿℃（原子核温度1.17亿℃、电子温度1.6亿℃），标志着我国可控核聚变技术再次取得重大进展，人类距离获取“终极清洁能源”的目标更近了一步。
水能发电站
从伽利略用望远镜发现太阳黑子，到帕克探测器触探日冕，人类对太阳的认知已跨越4个世纪。这颗持续燃烧 46 亿年的恒星，既是维系地球生命的能量之源，也是检验物理定律的天然实验室。
当我们仰望太阳时，看到的不仅是照亮大地的光明，更是宇宙奥秘的璀璨窗口。
随着探测技术的进步，太阳将继续为我们揭示恒星演化、空间物理、能源转型等领域的深层规律。
初审：陈飞亚
复审：陈莎
终审：刘伟
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