2020年诺贝尔物理奖颁发给了研究黑洞的三位天文学家，推动了广大天文爱好者对黑洞关注的又一波热潮。我们今天来聊一聊头顶上最亮的天体——太阳。

有趣的太阳

很多人会想当然地认为太阳是极其普通的天体，除了会发光，其它似乎平淡无奇。其实，太阳内部和大气中有非常丰富的结构和现象。

太阳内部分成三层：四分之一半径以内是核心区，此处体积虽然只有太阳的64分之一，但质量却占据太阳总质量的一半。中心处温度高达1千5百万度，密度是铅的13.5倍。从0.25到0.7倍太阳半径的范围则是辐射区，热量传递以辐射为主，从核心区产生的伽马射线在与电子碰撞的过程中不断损失能量，波长不断变长。从0.7倍太阳半径到太阳表面则是对流区，热量传递以对流为主。

太阳的可视表面以上是太阳大气。最底部是500公里厚的光球层，不到太阳半径的千分之一。之上是~2000公里厚的色球层，之外便是一直往外延伸的日冕。光球层就是我们肉眼可见的太阳表面，上面布满了尺寸约1000千米的米粒，还有零星的太阳黑子及黑子周围的光斑。

色球层并非厚度固定的均匀薄层，其上充斥着3000—1万千米高、1000千米宽的针状体。这些针状体以几十千米每秒的速度上下运动。如果通过Hα滤光片观测，针状体在太阳边缘上就像森林中的一棵棵树。

色球往上经过大约100千米厚的过渡区后便是日冕。由于日冕的温度高达1—2百万度，太阳的引力不足以束缚其物质处在静止状态，日冕物质不断往外流动形成太阳风。

太阳对地球的影响

我们经常说，太阳打个喷嚏，地球就感冒。

太阳的一举一动深刻地影响着地球上生命的生存环境。太阳黑子数存在一个大约11年的周期，在太阳活动极小年，黑子非常少，太阳的亮度也稍微降低；在活动极大年，黑子非常多，太阳更为活跃，太阳的亮度有所升高。这种变化虽然在正负千分之一左右，但已经在地球上的树木年轮、农作物产量及旱涝灾害方面产生了影响。全球流感大爆发也似乎和太阳活动存在关联。强烈的日冕物质抛射和太阳耀斑也会影响地球空间环境，可能对卫星、短波通讯、导航等高科技活动产生破坏作用，也多次导致高磁纬国家出现断电现象。这使得空间天气学在近二十年成为太阳物理界的新宠。

从数百年尺度看，太阳活动峰年黑子的数目也会存在起伏，大约每400年左右有可能会出现太阳上几乎没有黑子的时期，被称为蒙德极小期。不少学者相信：正是1645-1715年的蒙德极小期之前出现的太阳黑子数衰退，导致地球上出现了一次小冰期。在千年尺度上看，太阳黑子数也会出现起伏。

地球绕太阳公转的轨道目前近似为圆形，太阳光照到地球的辐射强度相对比较稳定。但是从长时标来看，由于受木星等行星的摄动，地球公转轨道的椭率存在一个10万年的周期性变化。当此椭率增大，地球的气候会出现强烈的变化，甚至出现大冰期。

未解决的难题

虽然太阳是距离地球最近的恒星，我们已经对她进行了非常详细的观测研究和理论研究，但太阳依然有非常多的未解之谜有待我们去挖掘探索。

陈鹏飞，南京大学天文与空间科学学院教授，从事太阳物理研究。曾担任IAU太阳指导委员会委员，目前担任瑞士国际空间科学研究所学术委员会委员、世界空间科学委员会（COSPAR）E2分会副主席。