太陽可以說與我們的生活息息相關，農作物的生長離開不太陽；氣候的變化，在很大程序上也是因為太陽的運動和變化；煤炭和石油這樣的化石能源，也和太陽密不可分。從某種程序上來說，太陽的穩定就是我們在地球上生活的穩定，太陽如果出現異常，像是電影《2012》和《流浪地球》裡的災難場景，就離我們不遠了。所以，關心太陽，就是關心人類的命運。

一、看得見的太陽

太陽是自然界中最容易看得見的東西，但是說到看見太陽，必須先幫你區分一下，在你平時看到太陽的特徵中，哪些是太陽本身呈現的狀態，又有哪些是引入的干擾。

比如說，整體上看，太陽是一個圓盤，發出黃白色的光芒，在天氣不好、黎明和黃昏的時候，顏色還會偏紅一些。但是，但是，這些最常見的情況卻不是太陽的真正外觀。這是怎麼回事呢？

首先，你肉眼看見的黃白色的光和偶爾出現的紅色，都是被地球的大氣層「修飾處理」過後的樣子。太陽光進入大氣層的時候，遇到大氣層里的空氣分子、 Dirt 和水蒸氣，陽光就會發生散射。有一部分光更容易散開，成為天空的背景色，另一部分光更容易長驅直入進入我們的視野。容易散開的是波長比較短的藍色光，是它們塑造了藍天。容易長驅直入的是波長比較長的紅色光和黃色光，也就是我們看到的太陽的顏色。

這還不算完。如果空氣里的水汽比較多，或者是一早一晚太陽的角度比較低，陽光需要穿越更多的空氣成分進入你的眼中。這種情況下，陽光被散射得就更厲害，你看到的太陽就會更紅。

如果地球沒有空氣，或者直接到太空裡去看太陽，你會發現，太陽其實是白色的，這才是它的真實顏色。

除了太陽的顏色，我們平時還能看到太陽的一些微小的細節特徵。比如太陽中總會有一些小黑斑，這些小黑斑，叫做「太陽黑子」，它們是天文學研究中，有關太陽的非常重要的細節特徵。

在古時候的中國，我們的祖先們早就注意到了太陽不是完美的發光圓盤，而是會經常出現黑色的小點，這些小點有時候簡單出現幾個，有時候大量成群出現。在最新的考古學研究中，科學家們發現在商代，甚至是更早之前，中國人就已經很重視對太陽的觀測了。目前已知的對太陽黑子的系統記錄，最早可以追溯到漢代。

漢字中「日」這個字，自古以來形狀變化不大，它的甲骨文和金文的樣子，就是一個圓圈，中間一個點。現代天文學就借用了這個形狀，創造了表示太陽的科學符號。

在早期的西方世界，由於受到當時文化的影響，堅信天界完美、太陽神完美，所以很長時間都沒有意識到太陽黑子的存在。直到伽利略最早用望遠鏡觀測太陽，才發現太陽黑子。在很大程度上，因為這個發現，伽利略打破了傳統天文學的束縛，為哥白尼的日心說，以及全新的天文學體系提供了重要的參考依據。

除了太陽黑子，我們還可以用望遠鏡和特殊的濾鏡，看到太陽的另外兩種特徵現象。分別是耀斑和日珥。

先說耀斑。和黑子相反，耀斑就是太陽表面出現的更明亮的白斑。和黑子一樣，耀斑也是偶然出現的，很快就會消失不見。耀斑出現的位置和數量都會有很大的不確定性。

再來看日珥。日珥的「珥」，在古漢語中，意思是用珠子或玉石做的耳環。日珥，就像是太陽戴上了「耳環」。太陽平時總會向外噴射出一些物質。這些物質中，對著我們正面而來的部分，在刺眼的陽光中是不容易分辨的。但從太陽邊緣向兩側噴出去的東西，更有機會被我們發現。這些從太陽邊緣爆發出來的紅色針狀物質，就是日珥。

黑子，耀斑和日珥，全都是偶發的特殊現象，也是太陽表面真實出現的狀態。僅僅觀察到這些現象，還不足以讓天文學家對它們這麼關心。更重要的是，從這些現象出發，我們還可以發現太陽本身的變化和運動規律。

連續幾代天文學家，長期觀測太陽，把黑子、日珥和耀斑這些現象出現的時間、位置、數量都記錄下來。這些記錄一直持續了300年，人們終於在19世紀發現了其中的重大規律。

科學家們發現，太陽黑子出現的數量和位置有明確的11年周期。也就是說，兩次黑子集中大量出現的時間間隔大約是11年。不光是黑子的數量，黑子出現的位置也有11年的周期規律。在一個周期開始的時候，黑子在太陽表面的中緯度出現，之後新的黑子逐漸在比較低的緯度，也就是太陽的赤道附近出現，在一個周期結束的時候，只有太陽赤道附近能看到黑子。

耀斑和日珥也符合相似的規律。

通過觀察這些現象，我們可以發現，太陽本身呈現出一種有節奏的變化，11年是它的變化周期，而黑子、耀斑和日珥是它的表現形式。

二、看不見的太陽

在說太陽內部之前，先說一個有關地震的例子。有不少人都見識過大地震帶來的災難性後果，但是，拋開災難，從科學的角度看，地震其實能幫助我們更好地理解地球。

比如說，喜馬拉雅山脈地區是地球上發生地震最多的地區之一。地質學家奧爾德姆長期在喜馬拉雅山工作，收集地震的數據。奧爾德姆最終發現了兩項結論，一次地震會產生不同類型的地震波，以及利用這些地震波在地球內部的反彈，可以知道地球內部的分層結構。他甚至精確計算出了地球核心的大小。

從此奧爾德姆開創了利用地震研究地球內部結構的科學方法。地震波遇到更堅硬的底層就會反射和折射。只要在全世界的各個地區，多建觀察地震波的儀器，就可以精確測定地球的內部。

天文學家把這項技術用在了太陽身上。

只要能觀察到太陽的振動，我們就能反推出太陽的內部結構和每一層的密度。我們當然沒辦法在太陽表面安裝地震儀，那怎麼才能在地球上遠遠地觀察到太陽的振動呢？

常去泳池的人都有這樣的經驗：站在空無一人的游泳池邊，可以清晰地看到泳池底部地面的方格子瓷磚。一旦有人在水裡運動，製造了一些水的振動，泳池底部的方格子就會扭曲變形。如果有光照下來，池底的地面會出現明暗相間的網格。這也就是說，通過觀察游泳池底部的光線變化，就可以推出遊泳池中水波的振動。

觀察太陽也是如此，天文學家不需要近距離接觸太陽，只需要觀察太陽表面的亮度變化，同樣可以推測太陽振動，從而深入理解太陽內部的結構。

你看，天文學家把地質學的成功經驗過遷移過來，學會了透視系統內部。又把水波折射的游泳池原理遷移過來，學會了遠距離觀察振動。

就這樣，天文學家發現太陽這顆恆星的內部，其實是由三個結構層次組成的，從外向里依次是對流層、輻射層，以及日核。

除此之外，科學家們利用太陽振動，還發現了太陽自轉的特殊情況。

我們都知道，地球自轉是整體一起轉，就像一整個大鐵球。但是太陽很不一樣，太陽的赤道地區和兩極地區，轉得不一樣快。

太陽赤道轉得最快，越往兩極轉得越慢。這樣一種擰麻花式的自轉模式，帶來了一個後果，那就是原本整齊排列的磁場，會因為轉速不一樣而相互纏繞。磁場纏繞，就會在太陽表面形成一個或者多個結點。這些結點的能量被磁場束縛住不能向外釋放，所以溫度比周圍區域低一些，看起來也要暗一些，這就是我們看到的「黑子」。有時候能量積累的太多了，磁場束縛不住突然斷裂，能量猛然衝出來，產生的就是耀斑和日珥。

理解了太陽的內部結構和自轉方式，我們也就理解了黑子、耀斑和日珥這些現象背後的原理。通過科學的手段，來探索星體的深層結構，才能更好地理解肉眼所見的現象，這也是天文學研究問題的基本思路之一。

三、太陽對我們的影響

太陽對於我們人類的生活，都會產生哪些影響？

讓我們先從一個神奇的景象——極光說起。

太陽的運動有一個特點，就是會不斷向外釋放物質，其中有很多帶電的粒子會不停地沖向地球。不過，這些粒子並沒有辦法突破地球的防線，直接襲擊地面的人類。這道防線，就是地球的磁場。物理學原理告訴我們，帶電的粒子遇到磁場，會改變運動方向。所以，來自太陽的粒子全都被地球磁場扭轉了方向，沖向南北兩極。這些粒子在南北極的空氣中碰撞，於是就產生了極光的效果。

但是，這種太陽噴發的粒子，對地球的影響，絕對不是僅限於產生極光。其實，地球磁場這道防線的能力是有限的。如果太陽突然噴發更猛烈的粒子，超過了地球磁場的防禦能力，這些粒子就會直接作用在我們頭頂。

首先被衝擊的，就是電子通訊設施。根據記錄，二戰期間的一次超強太陽風暴襲擊了地面上的天線系統，雷達和電路產生的巨大電流，會瞬間穿過通訊設備，一位恰好正在發電報的通訊員直接被燒焦了手。

尤其是在現代社會，通訊、網絡、衛星、電子設備，這一切已經成為了不可替代的基礎設施。而太陽的這種不穩定性，很有可能導致這些設備瞬間失靈。

比如說，2013年3月15凌晨，衛星捕捉到太陽大氣產生了劇烈運動，拋射出大量的物質。兩天後，這些被拋出的物質來到了地球，直接引發了地球磁場的劇烈震盪。當時，不光是南北極，就連低緯度地區的夜晚也能看到明顯的極光。各地的通信衛星基本失聯，高緯度航線的民航飛機也因此停運。

不過，太陽風暴的影響，也還只是短時間的影響，最多持續幾個小時就結束了。對於人類生活有更嚴重影響的，是太陽的長期變化。

太陽是一顆恆星，恆星會不斷地自我發展和演化，所以長時間來看，太陽的狀態，一定不是一成不變的。

太陽目前所處的階段叫主序星階段，意思是主要的恆星序列。太陽在這個階段，可以穩定燃燒幾十億年。也就是說，太陽此刻正處在生命的中間階段。

直到45億年之後，太陽才會結束這個階段。到了那時，太陽就會突然開始膨脹，大小可以超過今天火星軌道的尺寸。這也就代表著，那時的水星、金星、火星，還有我們的地球，都會被太陽徹底吞沒。

那時的太陽又紅又大，天文學上，把處於這個階段的太陽叫做「紅巨星」。相較於今天的太陽，它的體積會增加幾百萬倍，亮度增加好幾個數量級。

聽到這，你可能覺得，45億年太長了，和我們的生活並沒有什麼關係。其實，此時此刻的太陽，也正在緩慢地變化。太陽一直在變得越來越熱，內部的溫度越來越高。大約幾千萬到一億年之後，太陽帶來的溫度就足夠蒸發掉地球上所有的水。

你看，太陽給我們帶來能源和光明的同時，也給我們埋下了危險的種子。太陽的這種不穩定性，太陽的演化和衰老，對地球和地球上的生命來說，都是滅頂之災。可以說，關心太陽的演化，其實就是在關心人類的命運。