1.太阳的概况
太阳
太阳（Sun）是一颗普通的恒星，目前在赫-罗图上度过了主序生涯的一半左右。它是一个质量为1989.1亿亿亿吨（约为地球质量的33万倍）、直径139.2万km（约为地球直径的109倍）的热气体（严格说是等离子体）球。其平均密度为水的1.4倍，但这一平均密度隐含着很宽的密度范围，从超高密的核心到稀薄的外层。
作为一颗恒星太阳，其总体外观性质是，光度为383亿亿亿瓦，绝对星等为4.8，他是一颗黄色G2型矮星，有效温度等于开氏5800度。太阳与在轨道上绕它公转的地球的平均距离为149597870km（499.005光秒或1天文单位）。按质量计，它的物质构成是71%的氢、26%的氦和少量重元素。太阳圆面在天空的角直径为32角分，与从地球所见的月球的角直径很接近，是一个奇妙的巧合（太阳直径约为月球的400倍而离我们的距离恰是地月距离的400倍），使日食看起来特别壮观。由于太阳比其他恒星离我们近得多，其视星等达到-26.8，成为地球上看到最明亮的天体。太阳每25.4天自转一周（平均周期；赤道比高纬度自转得快），每2亿年绕银河系中心公转一周。太阳因自转而呈轻微扁平状，与完美球形相差0.001%，相当于赤道半径与极半径相差6km（地球这一差值为21km，月球为9km，木星9000km，土星5500km）。差异虽然很小，但测量这一扁平性却很重要，因为任何稍大一点的扁平程度（哪怕是0.005%）将改变太阳引力对水星轨道的影响，而使根据水星近日点进动对广义相对论所做的检验成为不可信。
到达地球大气上界的太阳辐射能量称为天文太阳辐射量。在地球位于日地平均距离处时，地球大气上界垂直于太阳光线的单位面积在单位时间内所受到的太阳辐射的全谱总能量，称为太阳常数。太阳常数的常用单位为瓦/米2。因观测方法和技术不同，得到的太阳常数值不同。世界气象组织（WMO）1981年公布的太阳常数值是1368瓦/米2。地球大气上界的太阳辐射光谱的99%以上在波长0.15～4.0微米之间。大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区（波长0.4～0.76微米），7%在紫外光谱区（波长<；；0.4微米），43%在红外光谱区（波长>；；0.76微米），最大能量在波长0.475微米处。由于太阳辐射波长较地面和大气辐射波长（约3～120微米）小得多，所以通常又称太阳辐射为短波辐射，称地面和大气辐射为长波辐射。太阳活动和日地距离的变化等会引起地球大气上界太阳辐射能量的变化。
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能生物的人类。太阳给人们以光明和温暖，它带来了日夜和季节的轮回，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。
在人类历史上，太阳一直是许多人顶礼膜拜的对象。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。而在古希腊神话中，太阳神则是宙斯（万神之王）的儿子。
太阳，这个既令人生畏又受人崇敬的星球，它究竟由什么物质所组成，它的内部结构又是怎样的呢？
其实，太阳只是一颗非常普通的恒星，在广袤浩瀚的繁星世界里，太阳的亮度、大小和物质密度都处于中等水平。只是因为它离地球最近，所以看上去是天空中最大最亮的天体。其它恒星离我们都非常遥远，即使是最近的恒星，也比太阳远27万倍，看上去只是一个闪烁的光点。
组成太阳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%。太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区和对流区、太阳大气。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，即光球、色球和日冕三层。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。
太阳的核心区域虽然很小，半径只是太阳半径的1/4，但却是太阳那巨大能量的真正源头。太阳核心的温度极高，达1500万℃，压力也极大，使得由氢聚变为氦的热核反应得以发生，从而释放出极大的能量。这些能量再通过辐射层和对流层中物质的传递，才得以传送到达太阳光球的底部，并通过光球向外辐射出去。
太阳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，但由于它的厚度达500千米，所以光球是不透明的。光球层的大气中存在着激烈的活动，用望远镜可以看到光球表面有许多密密麻麻的斑点状结构，很象一颗颗米粒，称之为米粒组织。它们极不稳定，一般持续时间仅为5～10分钟，其温度要比光球的平均温度高出300～400℃。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。
光球表面另一种著名的活动现象便是太阳黑子。黑子是光球层上的巨大气流旋涡，大多呈现近椭圆形，在明亮的光球背景反衬下显得比较暗黑，但实际上它们的温度高达4000℃左右，倘若能把黑子单独取出，一个大黑子便可以发出相当于满月的光芒。日面上黑子出现的情况不断变化，这种变化反映了太阳辐射能量的变化。太阳黑子的变化存在复杂的周期现象，平均活动周期为11.2年。
紧贴光球以上的一层大气称为色球层，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。
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。
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。日冕的范围在色球之上，一直延伸到好几个太阳半径的地方。日冕里的物质更加稀薄，它还会有向外膨胀运动，并使得热电离气体粒子连续地从太阳向外流出而形成太阳风。
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，越来越显得重要。
在银河系内一千多亿颗恒星中，太阳只是普通的一员，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。
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，然后慢慢地消失在黑暗里。
太阳的结构
太阳的结构从里向外主要分为：中心为热核反应区，核心之外是辐射层，辐射层外为对流层，对流层之外是太阳大气层。
从核物理学理论推知，太阳中心是热核反应区。太阳中心区占整个太阳半径的1／4，约为整个太阳质量的一半以上。这表明太阳中心区的物质密度非常高。每立方厘米可达160克。太阳在自身强大重力吸引下，太阳中心区处于高密度、高温和高压状态。是太阳巨大能量的发祥地。
太阳中心区产生的能量的传递主要靠辐射形式。太阳中心区之外就是辐射层，辐射层的范围是从热核中心区顶部的0.25个太阳半径向外到0.86个太阳半径，这里的温度、密度和压力都是从内向外递减。从体积来说，辐射层占整个太阳体积的绝大部分。
太阳内部能量向外传播除辐射，还有对流过程。即从太阳0.86个太阳半径向外到达太阳大气层的底部，这一区间叫对流层。这一层气体性质变化很大，很不稳定，形成明显的上下对流运动。这是太阳内部结构的最外层。太阳对流层外是太阳大气层。太阳大气层从里向外又可分光球、色球和日冕。我们看到耀眼的太阳，就是太阳大气层中光球发出的强烈的可见光。光球层位于对流层之外，属太阳大气层中的最低层或最里层，光球层的厚度约500公里，与约70万公里的太阳半径相比，好似人的皮肤和肌肉之比。我们说太阳表现的平均温度约6000摄氏度，指的就是这一层。光球之外便是色球。平时由于地球大气把强烈的光球可见散射开，色球便被淹没在蓝天之中。只有在日全食的时候才有机会直接饱览色球红艳的姿容。太阳色球是充满磁场的等离子体层，厚约2500公里。其温度从里向外增加，与光球顶衔接的部分约4500摄氏度，到外层达几万摄氏度。密度则随高度增加而减低。整个色球层的结构不均匀，由于磁场的不稳定性，太阳高层大气经常产生爆发活动，产生耀斑现象。
磁暴
“磁暴”现象整个地球是一个大磁场，地球的周围充满了磁力线。当耀斑出现时，其附近向外发射高能粒子，带电的粒子运动时产生磁场，当它到达地球时，便扰乱原来的磁场，引起地磁的变动，一般产生在耀斑爆发后20——40小时。发生磁暴时，磁场强度变化很大，对人类活动特别是与地磁有关的工作会有很大影响。
影响地球大气太阳的远紫外线和太阳风会影响大气的密度，大气密度的变化周期为11年，显然与太阳活动有关。太阳活动还可能影响到大气温度和臭氧层，进而影响到农作物的产量和自然生态系统的平衡。
由于太阳活动对人类有影响，特别是对航天、无线电通讯、气象等方面影响显著，因此，研究太阳活动，特别是太阳耀斑发生的规律，并设法进行预报，具有重要的应用价值。
2.太阳与人类
“万物生长靠太阳”，确实太阳对我们这些以太阳系的一颗行星－地球为家的人类来说是太重要了，太熟悉了，太亲切了。它是太阳系的中心，在太阳系里它是“王者”，几乎主宰了太阳系里的一切。然而在整个宇宙中它是那样的不起眼，整个宇宙中像银河系这样的星系，大约有1000亿个，而银河系中的恒星大约有1200亿颗或更多，太阳不过是其中十分普通的一员。同在银河系的牵牛星与织女星都比太阳大很多。
人类自有文明以来，不断地探索认识客观世界，太阳也不例外，开始是把它作为神来崇拜，（我们中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神）。以后认为天圆地方，再后认识到地球是一个圆球，但长时期中认为是宇宙的中心（从公元前到托勒密都主张地心说），直到16世纪哥白尼才创立了日心说，包括布鲁诺、伽里略都因此而受到教廷的残酷迫害。当然以后证明太阳也不是宇宙的中心。但哥白尼等的贡献是伟大的，根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础，恩格斯曾说：“从此自然科学便开始从神学中解放出来”。
我们的太阳系，除太阳而外，有九颗行星（这些行星周围有几十颗卫星）、有无数的小行星还有相当数量的彗星，太阳占了太阳系总质量的98%以上（太阳的主要常数见附表）。太阳与地球的距离约1.5亿千米，它的半径约696，000，千米，是地球的100多倍，表面温度约6000K，中心温度大于15，000，000K。太阳的构造，大体上是（从里到外）核心、辐射层、对流层、光球、色球和日冕，我们通常看到的是它的光球。
