1.遥远的太阳：人类最崇拜的恒星
太阳是太阳系家族的主宰，处于太阳系的中心，它那强悍的身躯聚集了太阳系99.865%的质量，是太阳系所有行星质量总和的745倍，所以，它有足够强大的吸引力，带领它大大小小的儿女们围着自己不停地旋转。
光芒四射的太阳是一个炽热的气体球，在广阔的恒星世界中它是一颗中等质量的充满活力的壮年星。由观测得知，日地的平均距离为149597870千米。太阳半径对应地心所张的角度称为角半径，由观测得到太阳的角半径为16分，由此可计算出太阳的平均半径为6.96×105千米，是地球赤道半径的109倍；太阳体积约为地球体积的130万倍；根据开普勒定律可得出太阳的质量为1.99×1030千克，约为地球质量的33万倍。太阳是气体球，所以它的密度比地球小得多，其平均密度为1.409克/厘米3，仅相当于地球密度的四分之一。
太阳表面不断向外辐射能量。太阳表面的平均有效温度为5770开（0开=——273.15摄氏度）。
太阳这个炽热的气体星球，从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和太阳大气层。
太阳的中心核反应区仅占太阳体积的1/64，但是太阳能量的99%是由这里的热核反应产生的。由于太阳质量很大，在自引力作用下物质向中心聚集，使这里成为极高密度（160克/厘米3）、极高温度（1500万开）的区域，发生着4个氢原子核聚变成一个氦原子核的热核反应，从而释放出巨大的能量。像这样的热核反应足可以维持100亿年，所以太阳目前正处于风华正茂、精力充沛的中年期。
太阳核心产生的能量先通过辐射区，以辐射型式向外传播，再经过对流区，以对流形式传播，最后通过太阳大气层发射出去。
太阳大气的化学成分主要是氢（约占78.4%）和氦（占19.8%）；太阳大气层从内到外可分为光球、色球和日冕三层，它们的物理状态和性质各不相同。
（1）光球
光球是太阳大气的底层，厚度约为500千米，太阳的平均有效温度即指光球表层的温度。光球以辐射方式传播能量，我们所看到的太阳的可见光，几乎全部是由光球发出的。在大气宁静度比较好的条件下，用较大的望远镜观测光球，可以看到它的整个表面有颗粒状结构，称为“米粒组织”，较大的称为“超米粒组织”。光球上亮的区域叫光斑。暗的黑斑叫太阳黑子。太阳黑子是太阳上的气旋，往往在日面上成群结队地出现。黑子群多的时候太阳的活动就频繁，叫太阳活动期，没有或很少黑子时叫太阳宁静期。太阳黑子活动有平均11.2年的周期，地球上的旱涝灾害、地震、磁暴等与它有一定关系。
（2）色球
从光球表面到2000千米高度为色球层，它的温度比光球高得多，但发出的可见光不及光球的1%，因此我们平时见不到它。在日全食时，当月影刚刚把整个太阳的光球盖起来的时候，色球层未被遮盖的部分会呈现出狭窄的圆弧形的红光。通过色球望远镜可以看到太阳色球层有许多“针状物”，它们高速喷射着火舌、气流。色球层还时常发生耀斑、谱斑和日珥等剧烈的活动。
2.太阳系是如何产生的
关于太阳系的起源问题，200年来一直没有一种权威说法，人们提出了一种又一种假说，累计起来，有40种之多。其中影响比较大的，主要有以下几种观点。
（1）星云说
这种观点首先由德国伟大的哲学家康德提出来，几十年以后，法国著名数学家拉普拉斯又独立提出了这一观点。他们认为，整个太阳系的物质都是由同一个原始星云形成的，星云的中心部分形成了太阳，星云的外围部分形成了行星。不过，康德和拉普拉斯的观点也有着明显的分歧，康德认为太阳系是由星云的进化性演变形成的，先形成太阳，后形成行星；拉普拉斯则相反，他认为原始星云是气态的，且十分灼热，因其高速旋转，先分离成圆环，圆环凝聚后形成行星，太阳的形成要比行星晚些。尽管他们的观点有这么大的差别，但是大前提是一致的，因此人们便把他们联系在一起，称这一理论为“康德一拉普拉斯假说”。
这一假说在当时得到了普遍拥护和接受。近些年来，这一假说又有复活的趋势。美国天文学家卡梅隆认为，太阳系原始星云是巨大的星际云抛出的一小片云，起初是在自转，同时在自身引力下收缩，其中心部分形成太阳，外围变成星云盘，星云盘后来形成行星。我国天文学家戴文赛、前苏联天文学家萨弗隆诺夫、日本天文学家林忠四郎等人也都是这一观点的拥护者。
（2）灾变说
由于“康德一拉普拉斯假说”无法解释太阳和各行星之间动量矩的分配问题，因此在本世纪初，灾变说又盛行起来。这一假说的代表人物是英国天文学家金斯。他认为，行星的形成，是一颗恒星偶然从太阳身边掠过，把太阳上的一部分东西拉了出来的结果。太阳受到它起潮力的作用，从表面抛出一股气流。气流凝聚后，变成了行星。这一假说有许多变种，如美国天文学家钱伯非等人提出的星子说，杰弗里斯提出的恒星与太阳相撞说，等等。这一假说，足足占据了天文学家们的头脑达30年之久。最近几年，灾变说又活跃起来，霍尔夫森就是这一观点的拥护者，他的最新解释是，形成行星的气体流是从掠过太阳的太空天体中抛射出来的。
但天文学家们经过计算后认为，气体中的物质在空间弥散开来之后，不会产生凝聚现象。这是对灾变说的釜底抽薪。于是，“俘获说”便应运而生。这一假说最早是前苏联科学家施密特提出来的，他认为，当太阳某个时候经过气体尘埃星云时，把星云中的物质“据为己有”，形成绕太阳旋转的星云盘，并逐渐形成各个行星及其卫星。德国的魏扎克、美国的何伊伯也都是这一观点的拥护者，但他们的看法与施密特稍有不同。
各种假说虽然都有充分的观测、计算和理论根据，但也都有致命的不足，所以一直也没有一种被人们普遍接受。
3.太阳的“羽毛”揭秘
1997年3月9日发生在中国北方漠河的日全食，让每一位亲临现场的观众都大开眼界，就在那一瞬间，明亮的天空被一道黑幕合上，太阳被月影完全遮掩，此时，人们惊异地看到了“黑太阳”周围一团白色的光圈，而且，在太阳的上下两极地区，这层光圈内竟排列着一道道放散状羽毛样的东西。那么，太阳怎么会生出“羽毛”呢？
这要先从日冕说起。在日全食发生时，平时看不到的太阳大气层就暴露出来了，它就是日冕。日冕可从太阳色球边缘向外延伸到几个太阳半径处，甚至更远。人们曾形容它像神像上的光圈。它比太阳本身更白，外面的部分带有天穹的蓝色。
现在科学家已经知道，日冕由很稀薄的完全电离的等离子体组成，其中主要是质子、高度电离的离子和高速的自由电子。日冕的形状是有变化的。人们通过观察发现，自19世纪末以来，日冕的形态随太阳黑子活动的周期（约11.2年）在两个极端的尖型里变化。在太阳活动极盛时期，日冕的形状是明亮的、有规则的，近于圆形，精细结构（比如极羽）并不显著。可是在太阳活动的极衰时期，就其整体来说，日冕没有那样明亮；但在日面赤道附近，日冕的光芒底层却在扩大，上面分成丝缕，呈刀剑状伸向几倍于太阳直径那样远的地方。有人于1848年在高山上观测一次极衰期的日全食，看见这些光芒伸长到离日面1500万公里以外的地方。除了上述特征之外，极衰期的日冕往往在两极表现出一种像刷子上的一簇簇羽毛样的结构，人们叫它极羽。
极羽现已被科学家们归纳为日冕中比背景更亮的两种延伸结构之一。它出现在日面的两极区域。它的性质人们还未完全弄清，一般认为，聚集在太阳极区的日冕等离子气体，由起着侧壁作用的磁场维持其流体静力学平衡，并因此形成极羽。极羽的形状酷似磁石两极附近的铁屑组成的图案，这种沿着磁力线的分布，说明太阳有极性磁场，并可据此画出太阳的偶极磁场来。
4.太阳耀斑包含的秘密
太阳色球层中活动最剧烈的是“耀斑”，也称作“色球爆发”。用望远镜观察，有时可以发现，在光球层黑子附近会突然出现局部增亮现象，并且在几秒钟内，亮度和面积迅速增大，尔后再慢慢消失。一般将增亮面积超过了3亿平方公里的称作“耀斑”，小于3亿平方公里的称作“亚耀斑”。
耀斑爆发时要释放出巨大的能量，大耀斑在十几分钟内释放出的能量，相当于100亿颗百万吨级的氢弹爆炸产生的能量。
色球层耀斑会产生大量的紫外线、X射线和Y射线辐射，并抛出大量的高能粒子。它们到达地球后，对于地球的影响也是非常明显的。例如，它们扰乱了地球的磁场，引起磁爆；强烈的辐射破坏了地球电离层，致使短波通讯中断。许多科学家都试图找出耀斑爆发与地球灾害之间的联系。
耀斑是如何产生的呢？一般来说，耀斑能量来自于磁场，是一个巨大的强磁场区域的突然瓦解。然而诱发磁场迅速瓦解的原因是什么呢？科学家提出了几十种关于耀斑的理论模型，为了验证其正确与否，对耀斑除了进行地面观测之外，还发射了一些航天器在太空中进行全面观测。
随着耀斑观测活动和理论研究的不断深入，人们对耀斑的认识会更加全面深入，但距离最终揭开它的秘密还有一段距离。正如著名天文学家帕克所说，现在人们所看到的耀斑只是“巨人的一双脚”。
5.逃走的太阳微子哪去了
β射线是铀和镭自动衰变过程中产生的一种射线，是一种带负电高速飞行的电子流。一开始人们认为，在原子核的β射线衰变过程中，原子核发射出一个电子，然后变成另一种原子核。但经精密测算，发现前后两种原子核的能量不相等，说明有一部分能量丢失了。
这部分能量丢到哪去了呢？奥地利物理学家泡利于1931年提出的假说认为，在β射线衰变过程中，原子核不止发射一个电子，可能还发射一种我们不知道的粒子。他推测这种粒子“性格”比较孤僻，几乎跟谁都不来往，本身不带电，中性，质量微小，穿透力强。后来，意大利物理学家费米根据泡利的推测，将其命名为“中微子”。
20多年过去了，科学家们经过辛勤的工作，终于在1956年把泡利的假说变为现实。人是富于联想的，说到中微子，人们马上想到了太阳这个巨大的原子核反应堆，认为它一定会产生数量相当大的中微子，它们会穿过太阳到地球之间的空间，浩浩荡荡地向地球进军。这么大数量的中微子，寻找起来大概不会费劲吧。可事与愿违。
为了寻找来自太阳的中微子，科学家们真可谓绞尽了脑汁。直到1968年，美国布鲁克海文国家实验室的科学家戴维斯等人才找到了这位“贵客”。他们把实验室设在美国南达科他州一个深1500米的旧金矿里，里面放一个重60多万千克，装有390立方米的四氯化二碳溶液的大钢箱，用来捕捉中微子。中微子撞击四氯化二碳中原子量为37的氯原子后，发生核反应后变成一个同样原子量的氩原子，同时放出一个电子。氩是一种不断衰变的不稳定的放射性元素。只要能计算出核反应后产生了多少个氩原子，就可计算出中微子的数量。
中微子虽然捉到了，可情况并不像人们想象的那么乐观。本来按照戴维斯等人的这种实验方法计算，每天可捉到11个中微子，可事实上5天才捉到1个。这个结果使科学界大为震惊，成为轰动一时的中微子失踪之谜。
面对理论与现实的偏差，人们提出了种种假说，试图破解中微子失踪之谜，但都无功而返。
6.让地球人不安的太阳黑子
伽利略能发现太阳黑子是十分幸运的，因为1610年前后恰逢太阳活动的高峰期，这时太阳产生的黑子很多。
1826年，德国的天文爱好者施瓦贝开始记录太阳黑子数，并绘出太阳黑子图。他连续观测太阳黑子43年之后发现，太阳黑子活动以11年为一个周期，多时可以看到四五群黑子，少时连一个黑子都看不到。每过11年，称作一个“太阳黑子周”。遗憾的是，他的研究结果寄给德国的《天文通报》时，编辑部并不在意。在经过两个“太阳黑子周”的观测之后，他于1851年宣布了他的重要发现。也就在这一年，德国著名天文学家洪堡在他的著作《宇宙》第三卷中，采用了施瓦贝的研究结果。
为了对太阳活动和黑子变化周期排序，国际上规定，从1755年开始的那个11年称作第一黑子周。1987年进入第22个黑子周。
20世纪初，美国天文学家海尔研究太阳黑子的磁性，发现它有极强的磁场。几年之后，他又发现黑子磁性变弱，甚至消失，这种变化竟与黑子周期有关。最后，他终于发现，黑子磁性变化周期恰好是黑子周期的2倍，即22年。人们将这个周期称作磁周期或海尔周期。因此，考虑到黑子磁性变化，黑子周期应为海尔周期。
1976年，美国天文学家埃迪对11年的黑子周期提出质疑，为此引起了一场轩然大波。不过，对11年周期的质疑这并非是首次。如天文学家沃尔夫提出80年的长周期，后人又修改为75～100年周期，也叫“世纪周期”。我国太阳黑子记录材料极为丰富，我国科学家在分析之后，也提出过61年、200年、275年、430年、800年等各种周期。
众多的黑子周期确实是难于统一的，而黑子虽具有周期性，也并非每个周期都重复上一次的黑子发生过程，而且由于人们对黑子产生的机制有不同的认识，这也为分析黑子的周期性带来了很大困难。
7.太阳能量的来源
太阳为地球提供了源源不断的能量，使人类和其他生物得以在地球上繁衍生息，构成了生气勃勃的世界。
太阳在1秒钟内辐射的能量高达38亿亿亿亿尔格，相当于1000亿亿吨煤燃尽后释放出的能量。那么，太阳是怎样产生如此巨大的能量的呢？
第一个科学解释这个问题的是19世纪德国科学家亥姆霍兹。他提出引力收缩理论以说明太阳能量的产生。
20世纪初，科学有了新的发展，人们又重新开始研究太阳能的来源问题。著名的英国天文学家爱丁顿推测，电子与质子相互作用可提供太阳辐射的能量，这使太阳可消耗15 000亿年。但是，这种推测并没有多少根据。
1932年，英国物理学家查德威克发现了中子。1939年，美籍德国物理学家贝特提出了一种新理论。贝特认为，太阳中心的温度很高，这使核聚变反应得以发生。其实氢弹爆炸就是核聚变反应造成的，其威力远远高于原子弹。太阳上每时每刻都有“氢弹”爆炸，这差不多可维持100亿年，现在太阳才50亿岁，还可以持续50亿年。
新的观测结果对这个理论也提出了挑战，但太阳核理论并没有什么错误。为此有人又提出了一些补充，其中最有名的要算是“黑洞假说”。这种理论认为，太阳中心有一个黑洞，它占去太阳质量的10万分之一，但半径只有几厘米，可提供太阳能量的一半。但是黑洞又是如何产生的呢？
还有一些理论力图维持或修改已有的关于太阳能量来源的理论，但也都存在这样或那样的问题。不过，对于解决这些问题，科学家们还是比较乐观的。
