太陽系的中心天體，太陽系的九大行星和其他天體都圍繞它運動。在天文學中常以符號⊙表示。它是銀河系中一顆普通恒星。位於距銀心約10千秒差距的旋臂內，銀道面以北約8秒差距處。它一方面和旋臂中的恒星一起繞銀心運動，另一方面又相對於它周圍的恒星所規定的本地靜止標準（銀經56°，銀緯+23°）作每秒19.7公裡的本動。在太陽中心區的氫核聚變產生的能量，主要以輻射形式穩定地向空間發射。由於能量的產生和發射基本上已達到平衡，所以，目前就整體而言，它處於穩定平衡狀態。

　　基本數據　研究太陽系天體特別是小行星愛神星的運動，和地球對於在它附近的天體的攝動，可以測定日地距離、太陽半徑，求得太陽對地月系的質量比，從而求得它的質量。通過對太陽的光譜分析可以得知太陽的化學成分。太陽大氣中氫和氦占絕大部分，其他是一些較重元素，按質量計，氫約占71％，氦約占27％，其他元素占2％。通過光度測量可以求出太陽的總輻射能和有效溫度。利用這些觀測數據和地球上已經證實的物理規律，如氫核聚變的反應率、物質傳播輻射的機制等，我們就可以推測出太陽內部的結構。下表中是目前所知的太陽基本數據，圖1是太陽剖面示意圖。

太陽基本數據

　　大氣層　太陽是我們唯一能觀測到表面細節的恒星。我們直接觀測到的是太陽的大氣層，它從裡向外分為光球、色球和日冕三層。雖然就總體而言，太陽是一個穩定、平衡、發光的氣體球，但它的大氣層卻處於局部的激烈運動之中。最明顯的例子是標志太陽活動區的生長和衰變的黑子群的出沒，Hα單色像（見太陽單色像）中觀測到的日珥的變化，耀斑的爆發等等。正是由於這些激烈的運動，太陽的表面結構必然是不均勻的。此外，我們還看到不斷運動和變化著的米粒組織、譜斑、色球網絡、針狀物（日芒）、噴焰、沖浪等。太陽周圍的空間也充滿從太陽中噴射出來的劇烈運動著的氣體和磁場，其影響范圍一直延伸到太陽系的邊緣。因此，我們現在對太陽的理解就和二十世紀初期的理解──太陽隻是一個具有明晰邊緣的發出光和熱的氣體球，很不相同瞭。

　　輻射　占太陽輻射總能量99.9％ 的輻射都集中在0.2～10.0微米波段內，這一部分輻射是穩定的（見太陽常數）。但是從紫外線到γ射線波段和從紅外線到米波射電波段的輻射，就其總能量來說，雖隻占太陽輻射總能量的微不足道的一部分，但它們的變化幅度卻是很大而且極不穩定的。這些波段的輻射主要來自太陽光球以上的色球直到日冕中密度極為稀薄的等離子體中。這些波段經常產生各種類型的爆發，表明上述區域存在激烈的物質運動(見太陽射電、太陽軟X射線爆發、太陽γ射線爆發)。圖2是太陽電磁輻射（不包括射電）的頻譜。

　　太陽還把大量物質粒子射入空間，這些粒子必須具有大於逃離太陽表面所需的動能。這種動能是在太陽表面或上層通過種種加熱、加速機制獲得的，是在這些層次中由於電磁力和運動的耦合造成的。太陽就是通過這些穩定的輻射和爆發，通過穩定的太陽風和爆發性的粒子流以及和它們聯系在一起的磁場，影響著地球，造成各種地球物理現象和氣候的變異，從而影響到人類的日常生活和探空事業（見日地關系）。

　　內部結構　造成太陽輻射和活動的動力來自太陽內部。太陽中心的氣體必然承受整個太陽的自引力所造成的壓力。由於太陽質量很大，中心壓強極高，處於太陽中心的氣體必然具有極高的溫度（1.5×107K左右）。在這裡，富含氫元素的太陽氣體通過質子－質子反應和碳氮循環把質子聚變為α粒子，從而釋放出巨大的能量來維持太陽的平衡。根據目前對太陽內部氫含量的估計，這種狀態還能維持約50億年。

　　太陽內部產生的能量由太陽內部傳播到光球表層，並向外發射。雖然產生的能量和發射的能量在數量上是相等的，但它們的性質卻因經歷瞭很長的、由內向外的輻射轉移過程而大大改變（見輻射轉移理論）。在核心，熱動平衡溫度量級是1.5×107K，而在太陽表面有效溫度隻有5，770K。按普朗克輻射理論，中心輻射的頻譜和表面輻射的頻譜就大不相同。輻射從內部向外的轉移過程是太陽各層物質的吸收、發射、再吸收、再發射的過程。因此，從太陽核心區產生的γ射線，經過從核心到表面的行程，就逐步降低它的頻率，變為硬X射線、軟X射線、遠紫外線、紫外線，最後以可見光的形式被我們觀測到。從太陽內部向外的溫度變化必須保證各層次的輻射壓強和重力的平衡，才能維持太陽整體的平衡和穩定。從這個事實可以得知，是太陽內部能量向外傳播所要求的輻射平衡保證瞭太陽整體的流體靜力學平衡。

　　但是，在太陽中心的一個小范圍內以及從太陽表面向內延伸到太陽半徑約1/4處，流體靜力平衡就遭到破壞，造成流體的流動。在中心區，對流核的產生是因為原子核反應所造成的溫度梯度超過瞭輻射平衡所容許的程度；在外層的對流層，則是由外層氫的電離造成此層內氣體比熱增加，破壞瞭輻射平衡所要求的溫度梯度，從而破壞瞭流體靜力學平衡，產生流動，進而發展為湍流（見太陽對流層）。對流層的湍流場從對流層底部一直延伸到光球表面。太陽內部能量中的一小部分變成湍流場的動能和物質的熱能，層層向外傳遞。這就是我們從光球、色球和日冕中看到的種種運動著的狀態以及種種不穩定的爆發的能量來源。

　　綜合上述物理過程，結合我們觀測到的太陽質量、太陽半徑、光度和太陽的化學成分，進行“由表及裡”的理論計算，我們可以求得一個在光度、質量、半徑方面都能符合實際觀測的太陽內部溫度和密度的分佈圖，如圖3。

　　這樣求得的太陽內部結構的圖像可能還不是最後的圖像，因為它有一個很大的矛盾，即著名的中微子之謎。氫核聚變反應產生的中微子在太陽內部和日地空間可以通行無阻，本應在地球表面上測到一定的中微子通量，但是經過多年觀測，測到的中微子通量值比理論值要少(見中微子天文學)。這就使人們懷疑上述太陽內部結構圖像是否正確。到目前為止，還沒有提出能夠解決上述矛盾的更合理的內部結構理論。

　　太陽活動和磁場　太陽活動的能量來源隻占太陽總能源的極小部分。目前，人們認為這種活動隻是太陽的表層物質運動和變化的結果，不涉及太陽本體的基本穩定。對流層的湍流場是調制太陽活動能源的樞紐。參加調制的因素還有太陽自轉和對流層內大尺度環流。由於這兩個因素都是有規律的，而湍流場基本上是無規則的運動，所以太陽活動就呈現出既有規律性又有隨機性。這充分反映在太陽黑子、日珥、譜斑的出沒和耀斑的爆發之中。這些太陽活動現象的發生，與太陽磁場密切相關。

　　太陽磁場的來源還不清楚。雖然，在磁場中導電流體的流動可以強化磁場，但是，必須要有種子磁場和流體的耦合，才能通過流體的放大作用產生一定規模的磁場，如我們在太陽表面所觀測到的那樣（見太陽平均磁流發電機機制）。太陽的較差自轉，對流層內大尺度環流以及對流層湍流場的交互作用，在一定的時間內，會在對流層上層某些區域形成某些具有一定花樣的磁結構。因為磁場的壓強平衡瞭一部分輻射壓，所以在等溫條件下，磁結構內的物質密度就會小於周圍環境的物質密度。在同樣的重力場作用下，磁力線管就會受到浮力而上升，在日面上形成以黑子群為主要標志的太陽活動區。在太陽活動區裡，各種表征太陽活動的現象，如黑子、耀斑、沖浪等就比不存在這樣的磁結構的區域多得多。在太陽活動區外，最多隻會出現個別的黑子、個別的寧靜日珥等。自然，在太陽活動區內和它的上空，磁力線管的結構和密度都和非活動區不一樣，因此在活動區內和它的上空，導電氣體和磁力線的交互作用所產生的各種非熱輻射（見熱輻射和非熱輻射）和粒子加速現象，就遠較非活動區為多而且劇烈。

　　近年的觀測證明，在太陽活動區上空，磁場基本上是閉結構；而在非活動區上空，特別是冕洞區域，磁場基本上是開結構。在開結構區日冕電子溫度一般約106K。而在閉結構區，日冕電子溫度就達2.5×106K。二者的差別反映瞭磁場在加熱導電氣體中所起的作用。我們所觀測到的所有的太陽活動現象，如黑子、爆發日珥、耀斑、沖浪和日冕中的各種瞬變現象，冕洞的形成和消亡，太陽風中的等離子體的不穩定現象以及太陽X射線爆發，太陽γ射線爆發，各種太陽射電爆發等都是磁場（特別是活動區磁場）同這些區域內的等離子體交互作用的結果。

　　色球、日冕實際上是熾熱的太陽本體到空間的邊界層，通常是不穩定的。例如色球-日冕過渡層內的“反常溫升”，就是一個非常值得探討的等離子體問題。但其具體機制，卻因為在這個區域內的磁結構的復雜性和不均勻性，還遠遠沒有弄清楚。光球表層下面潛伏磁場的存在和變化，是一個非常復雜的問題，具體的理論遠未成熟。解釋太陽活動的基本規律，如太陽活動的11年、22年、80年周期以及太陽活動區的日面分佈規則等，都有待於這個問題的解決（見太陽黑子周期）。

　　起源和演化　太陽及其行星是約50億年前由星際物質雲在自引力作用下逐漸收縮形成的。有人認為，由於太陽比許多其他恒星包含更多的重元素（例如鐵），可以推知太陽是第二代恒星，即形成太陽的氣體雲中包含著其他恒星經過核燃燒後散發到空間中的餘燼。目前太陽的狀況已經維持瞭50億年左右。在它的氫燃料耗盡之後，將由氦和其他較重元素的核反應維持其能源。在此過程中，它將從其目前的黃矮星階段逐漸轉變為紅巨星，然後再轉變成為紅超巨星。在所有的核能源都用完之後，太陽內部將沒有能源來抵制引力坍縮，這就會使它的半徑大大縮小，密度大大增加，從而使它的物質進入簡並電子氣狀態，成為白矮星。等它不能再收縮的時候，就再也沒有能量可釋放，它的生命也就終止，成為一個不發光的、處於簡並態的冷“黑矮星”。它的壽命估計可達100億年。太陽的演化是質量同太陽質量相當的恒星的典型演化過程。

　　

參考書目

　E.G.Gibson，The Quiet Sun，NASA，Washington，1973.

　G.Abetti，Solar Research，Eyre &Spottiswoode，London，1962.