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太阳，作为我们太阳系的中心星体，一直以来都吸引着人类的目光。它的耀眼光芒和无尽能量，不仅为地球带来了生命的基石，也激发了人类对宇宙的探索和求知欲。本文将带您走进太阳的神秘世界，揭示它的重要性、特点以及对太阳系的影响。让我们一同踏上这段探索太阳奥秘的旅程吧！#太阳#
太阳于 46 亿年前由一个巨大的由氢气和尘埃组成的坍缩云（称为太阳星云）形成。太阳形成过程中剩下的物质（仅 0.2%） 演化成了我们今天所知的太阳系：行星、卫星、小行星、彗星等等。
太阳的巨大引力大约是地球引力的 28 倍，其核心产生 1500 万摄氏度（约 2700 万华氏度）的温度，并产生足够的压力将氢聚变成氦。这使得太阳成为主序恒星，目前以光和热的形式释放出数量惊人的能量。
为什么要研究太阳？太阳的热量和光使地球上的生命成为可能，否则地球将是一个寒冷、荒凉的星球。它驱动着许多地球现象，从为构成许多食物链基础的植物和藻类提供能量，到影响随季节变化的洋流和天气模式。
太阳是我们最容易研究的恒星，这使得它对整个天体物理学领域非常有用。它是我们唯一可以近距离观察的恒星。比邻星是夜空中能看到的最近的恒星，但距离我们仍然有数光年之遥。当我们研究太阳时，它可以让我们了解银河系及其他星系中的其他恒星，甚至了解宇宙中最不寻常的现象，如高能超新星和黑洞。了解太阳如何影响其周围数千亿公里的空间，还可以让我们了解太阳的活动如何影响地球，以及其他恒星周围的系外行星上存在生命的可能性。
什么是太阳风？太空实际上并不是空的。地球和太阳系中的行星位于太阳的大气层中。当我们的恒星内部发生核聚变时，它不仅发出光和热，而且还发出源源不断的带电高能粒子流，称为太阳风。就像充气的气球一样，太阳风将太阳的磁场带到冥王星之外。在日全食期间，我们可以看到太阳扩展大气层（日冕）的开始。
太阳风以不低于每秒数百公里的速度穿过太阳系，猛烈撞击一切阻挡它的东西。它剥夺了金星和火星等行星的大气层，并导致彗星形成跟随其方向的离子尾巴。
当太阳风到达地球时，我们的磁场会很大程度上使其偏转，从而保护我们免受有害辐射的影响。有时，当太阳风稍强时，它的一些粒子会穿透并到达地球大气层，产生美丽的发光极光。但更凶猛的太阳风可能会造成严重破坏。
什么是日冕物质抛射？太阳最致命的喷发被称为日冕物质抛射，在太空中释放出数十亿吨物质，将太阳风变成太阳风暴。1859年、1882年和1921年，其中最强的粒子一直到达地球表面，导致电报服务停止工作，引发火灾，甚至给电报员带来致命的电击。
如果今天太阳发出如此规模的日冕物质抛射，其后果可能会更加严重。它可能会损坏我们越来越依赖的卫星，或者我们在太阳系中的机器人探索者。足够强大的日冕物质抛射甚至可能 摧毁地球的电网、扰乱通讯、腐蚀管道、危及宇航员等等。
什么是太阳黑子？我们从数百年的望远镜观测中得知，太阳的活动水平与太阳黑子有关：当太阳磁场大约每 11 年翻转一次时，太阳表面上出现的黑色斑点、数量和大小会增加、减少并消失。
当太阳拥有最多的黑子时（我们仍然用手追踪），科学家将其称为太阳极大期，因为此时太阳风暴频繁发生。最后一次发生在 2019 年 12 月的太阳极小期期间，太阳最安静。
早期的太阳任务有哪些？尽管光学望远镜可以看到太阳光球层（太阳大气层的最低层）深处的物体，但几十年来，人们一直在使用其他仪器来更深入地观察太阳并测量其外层及其对周围空间的影响。
太空时代开始后不久，我们开始发射航天器以更好地了解太阳的天气。1965 年至 1969 年间，美国国家航空航天局 (NASA) 发射了先锋 6 号至 9 号航天器，这些航天器形成了沿地球轨道大致分布的一圈空间站，以提供即将到来的太阳风暴的警报。
1973 年，NASA 还在其第一个空间站“天空实验室”上安装了一座重 11,000 公斤（约 24,000 磅）的人工太阳观测站。它首次观测到日冕物质抛射以及日冕洞、太阳大气中较冷的区域产生部分太阳风。
日本的Yokoh卫星于 1991 年发射，通过 X 射线研究了太阳的整个太阳周期，与可见光相比，我们恒星的活动更为突出。研究发现，一种鲜为人知的“磁重联”过程——磁力线的缠结、断裂和重联——是释放耀斑能量输出的原因，相当于数百万颗原子弹的能量输出。
大约在同一时间，欧洲航天局（ESA）和美国宇航局的联合任务尤利西斯号从木星上使用重力弹弓倾斜其太阳轨道，并首次测量了太阳两极。它的仪器显示，两极发射的太阳风和磁波比预期的要慢，这引发了一系列关于太阳磁场的全新问题。
经过数十年的太阳系旅行后，美国宇航局的双航海者号航天器在过去十年中穿越了太阳的磁场气泡，测量了其结构并传输了有关星际空间的宝贵信息。两艘航海者号都观察到穿过太阳磁场的银河宇宙射线急剧增加，这保护了我们免受大部分辐射的影响。
监测太阳活动在过去的二十年中，我们广泛关注跟踪太阳的天气。2006年，美国宇航局在与地球相同的绕太阳轨道上发射了双太阳地球关系观测站（STEREO）航天器，每艘航天器领先和落后地球最多90度。它们的侧视图与地球上的天文台和太空望远镜相结合，使我们能够以 3D 方式跟踪太阳喷发。美国宇航局还可以探测太阳黑子和火山喷发特征，而它们正在太阳的远端发展。我们在 2014 年与 STEREO-B 失去了联系，但 STEREO-A 继续提供见解。
NASA 太阳动力学观测站 (SDO) 于 2010 年启动，以 13 种不同波长监测太阳，每种波长都突出显示从表面到日冕的特定部分。结合对太阳磁场的观测，SDO 为科学家提供了太阳活动区域的完整图像，以准确了解太阳耀斑是如何发展和爆发的。利用这些知识，科学家们预测了上一个太阳周期中九次最大太阳耀斑中的七次，随着我们通过机器人和宇航员探索更多的太阳系，这一能力变得越来越方便。
自 1995 年以来，ESA-NASA 太阳和日光层观测站 (SOHO) 已经在拉格朗日 1 号点不间断地观测太阳超过 25 年，拉格朗日点 1 号是地球和太阳之间的空间区域，地球和太阳的引力大致抵消。SOHO 的日冕仪可阻挡阳光，按需生成日食，以便更好地观察日冕并跟踪太阳喷发。日冕仪已被证明非常有价值，未来大多数沿日地线执行的任务都将携带日冕仪，包括印度的Aditya-L1太阳观测站和欧空局将于 2023 年发射的Proba-3航天器。
探测太阳2018 年，美国宇航局发射了帕克太阳探测器，执行可以说是有史以来最危险的机器人任务——进入太阳大气层来研究太阳大气层。
帕克探测器利用金星的引力来减慢自身速度并接近太阳。每次飞越金星时，航天器都会在太阳日冕中更深地摆动，这样它就可以测量其特性并面对年轻的太阳风，与地球附近形成的更平滑的流动不同，太阳风是湍流和扭曲的。到 2025 年，帕克探测器将距离太阳表面仅 600 万公里（近 400 万英里），比灼热的水星还要近九倍。
迄今为止，帕克探测器已经八次穿过太阳外日冕，已经揭示了地球甚至水星附近的太阳风所缺乏的有趣特征。一项关键发现证实了尤利西斯号宇宙飞船所看到的迹象——太阳风中的锯齿状尖峰移动，磁场沿着这些尖峰快速翻转，就像波穿过绳子一样。科学家认为这些“之字形”对于理解太阳风如何产生和加速至关重要。
帕克探测器距离太阳很近，这意味着它无法携带成像仪器。这就是欧空局领导的2020 年发射的太阳轨道飞行器任务的用武之地。太阳轨道飞行器将首次近距离拍摄太阳及其日冕的大片区域。它还将测量太阳风粒子的特性。
虽然它距离太阳最近的点就在水星轨道内——不像帕克探测器那么近——但航天器的配套仪器将使科学家能够独特地追踪太阳风粒子到它们在太阳表面的根部。
这两个航天器想要解决的最大的基本谜团之一是为什么太阳的日冕比其表面热得多。自 20 世纪 40 年代以来，科学家们一直在争论太阳的大气层为何被加热至 100 万摄氏度（近 200 万华氏度），而太阳表面的温度却相对较低，只有 6,000 摄氏度（近 11,000 华氏度）。这就是帕克探测器从内部研究日冕的原因。
科学家怀疑日冕的加热和太阳风的神秘行为都源于太阳复杂、交织的磁场。为了对此进行研究，太阳轨道飞行器将绘制太阳表面及其表面以下磁场的详细地图。
太阳轨道飞行器最初拍摄的太阳特写图像已经提供了一条有希望的线索。它首次在太阳表面见证了多次微小的太阳喷发，每次喷发的温度都在 100 万摄氏度 （近 200 万华氏度）左右，这是迄今为止才被预测到的。一些科学家认为这些“纳米耀斑”在加热日冕方面发挥着重要作用。未来几年的更多图像有望揭示更多线索。太阳轨道飞行器随后将在 2025 年之前倾斜其轨道，以近距离拍摄太阳两极的图像，并测量那里截然不同的磁场和太阳风。
我们第一次全面了解太阳的活动和太空天气，从观察太阳的整个圆盘到测量其日冕，再到探测地球附近和更远的太阳风。到本世纪末，我们希望能够解开许多有关太阳的基本谜团，并更好地应对破坏性的太阳风暴。这样做，我们将能够更好地保护我们的文明并安全地探索太阳系。
