太阳是太阳系的中心，也是地球上所有生命和能量的来源。它占太阳系质量的99.86％以上，它的引力主导着所有绕行星运行的行星和物体。自历史开始以来，人类就了解了太阳对我们世界的重要性，太阳的季节，昼夜周期和植物的生命周期。
因此，太阳一直是许多古代文化神话和崇拜系统的中心。从阿兹台克人，玛雅人和印加人到古代苏美尔人，埃及人，希腊人，罗马人和德鲁伊，太阳是中央神灵，因为它被视为所有光与生命的带来者。随着时间的流逝，我们对太阳的理解发生了变化，并越来越成为经验。但这并没有减少它的重要性。
名称：
“太阳”这个名称是一个专有的英语名词，它是从古英语sunne演变而来的，可能与“ south”一词有关。名称的其他日耳曼形式-从孙讷和Sonne的老弗里斯兰到松纳在古德语和古斯堪的纳维亚到sunno哥特式。针对Sun所有的日耳曼条款从原始日耳曼“干sunnon “，这又从派生sauel 或sauol的原音欧语。
周日的英文名称源于公元700年以前使用的旧英语Sunnandæg（字面意思是“星期日”）。此名称源于日耳曼语对拉丁裔die solis的解释，其本身就是希腊hemérahelíou的翻译。太阳的拉丁名Sol广为人知，但并不常用。但是，形容词形式太阳广泛用于指代与太阳有关的现象或属性。
特点：
太阳是G型主要序列恒星，约占太阳系质量的99.86％。太阳的绝对绝对值为 4.83，据估计比银河系中约85％的恒星明亮-其中大多数是红矮星。太阳的直径为696,342±65公里，质量约为1.988×10 30 千克（1.9万亿四千万公吨），是地球的109倍，是地球的333,000倍。
作为恒星，太阳的密度在其外层和核心之间变化很大。平均而言，其密度为1.408 g / cm 3，大约是地球密度的四分之一。但是，根据太阳模型，太阳的密度接近核心，密度为162.2 g / cm 3 ，是地球的12.4倍。
尽管我们的太阳看起来是黄色的，但实际上是白色的。由于大气的影响，它看起来只是黄色。我们的太阳比银河系中大多数其他恒星（也都是红矮星）明亮，而且银河系中只有约5％的恒星比太阳大。太阳是第一类恒星的成员，该恒星描述通常在星系旋臂中发现的发光，炽热和年轻的恒星。
太阳的温度估计值也离太阳离其核心越近。在中心内，估计温度高达1570万千卡（15,699,726.85百万摄氏度/28,259,540.33百万华氏度），而电晕的温度约为500万千卡（4,999,726.85摄氏度/ 8,999,540.33华氏度），并且可见表面（光球）达到5778 K（5504.85°C / 9940.73°F）的有效温度。
因为太阳是由等离子构成的，所以它也是强磁性的。它具有像地球一样的南北磁极，磁场线产生了我们在表面看到的活动。当磁场线穿过太阳的光球时，就会形成较暗的黑子-持续数月且大小变化很大的较亮区域。黑子周期性出现，有时根本看不到。
当这些磁力线折断并重新配置时，就会发生日冕物质抛射和太阳耀斑。太阳的活动量在一个11年的周期内上升和下降。在最低点，称为太阳最低点，几乎没有黑子。然后在周期的最高点，即太阳最大，太阳黑子最多，太阳活动最多。
太阳是迄今为止天空中最亮的物体，其视在大小为-26.74，比下一个最亮的恒星（天狼星的视在大小为-1.46）高约130亿倍。太阳到地球的平均距离大约是1个天文单位或AU（150,000,000 km / 93,000,000 mi），尽管这是由于地球轨道的变化而改变的。
在此平均距离下，光从太阳到地球大约需要8分19秒。这种阳光的能量通过光合作用支持地球上几乎所有生命，并驱动地球的气候和天气。
组成和结构：
太阳主要由氢和氦的化学元素组成，分别占光球中太阳质量的74.9％和23.8％。所有较重的元素都不到太阳质量的2％，其中氧气（太阳质量的1％），碳（0.3％），氖气（0.2％）和铁（0.2％）是最丰富的。
太阳的内部在多层之间有所区别，多层包括核心，辐射区，对流区，光球和大气层。核心是太阳最密集，最热的区域（150 g /cm³/ 1570万千金），约占太阳总半径的20-25％。
太阳大约需要1个月的时间才能绕其轴旋转一次；但是，这是一个粗略的估计，因为太阳是等离子体球。最近的分析表明，核心的旋转速度比太阳的外层还要快。在赤道附近的外层，它每25.4天旋转一次。而更靠近两极，则最多需要36天才能完成一次旋转。
它也是核心部分，太阳的大部分能量是通过核聚变产生的，核聚变将氢转换成氦。太阳产生的热能中几乎有99％发生在该区域内-占太阳内部空间的24％。在半径的30％处，融合过程几乎停止了。太阳的其余部分被这种能量加热，该能量向外转移到太阳光球，然后作为阳光或高能粒子逃逸到太空中。
太阳的内部结构。
在从0.25到大约0.7太阳半径的辐射区域，热辐射是能量传递的主要手段。在这一层中，温度随着与核心距离的增加而下降，从内部的大约700万千K下降到外部边缘的200万千K。密度也下降了一百倍，从20 g /cm³降至仅0.2 g /cm³。
在辐射区和对流区之间，有一个过渡层，称为茶碱。该区域由辐射区的均匀旋转和对流区的旋转差的急剧变化限定，这导致大的剪切力。目前理论上认为，该层中的磁发电机是产生太阳磁场的原因。
再从表面延伸到表面以下约200,000 km（太阳半径为0.7）的对流区内，等离子体的温度和密度较低。这使得热对流随着加热到下方的物质的膨胀和上升而发展，一旦到达光球，该物质便冷却并收缩，导致其再次下沉并继续对流循环。
太阳的可见表面（也称为光球）是太阳对可见光不透明的一层。在光球上方，可见的阳光可以自由传播到太空中，并且其能量完全逸出太阳。光球的厚度为数十到数百公里，不透明的程度比地球上的空气要小。
因为光球的上部比下部的温度低，所以太阳的图像在中心比在太阳盘的边缘或四肢显得更亮。在光球，温度和密度达到最低点–约5,700 K，密度为0.2 g / m 3（约为海平面空气密度的1 / 6,000）。
最后，是太阳的大气层，它由三个不同的层组成：色球层，过渡区和日冕。色球层（字面上的“色球”）深约2,000公里，密度很低（光圈的10 -4倍，地球大气层的10 -8倍）。加上光球的亮度，通常会使色球不可见。但是，在日全食期间，可以看到它的红色。
在色球层上方是一个较薄的过渡区域（200 km厚），该区域的温度从上层的20,000 K迅速升高到电晕处的接近1,000,000K。氦气在过渡区域内被完全电离，这大大降低了等离子体的辐射冷却。该层的定义不明确，而是围绕色球层中的特征形成一种灵气，并且处于不断的混沌运动中。从地球表面不容易看到过渡区域，但在紫外线光谱中可见。
最后是电晕。在较低的区域，粒子密度极低，平均温度约为1-2百万K –最热的区域在8到2000万K之间。这被认为是由于太阳的磁场导致粒子加速，进而产生动能（和热能）。
日冕是太阳的延伸大气层，等离子体从太阳向外流到行星际空间（又称“ 太阳风 ”），将太阳磁场形成螺旋形。这就是所谓的月球层，这是一个延伸到更年期的磁球（距太阳50 AU以上），并保护太阳系免受来自星际介质（又称“星际风”）的带电粒子的侵害。
艺术家对太阳日球层的印象，展示了旅行者1号和旅行者2号飞船探索的程度。图片来源：NASA / Feimer
演变与未来：
目前的科学共识是，太阳是在大约45.7亿年前由巨大的分子云（主要由氢和氦组成）的一部分坍缩形成的，并且可能还诞生了许多其他恒星。随着一片云的坍塌，它也开始旋转（由于角动量守恒），并随着压力的增加而升温。
大部分质量都集中在中心，而其余部分则展平成一个圆盘，最终会积聚形成行星和其他太阳系天体。云核心内部的重力和压力会产生大量热量，因为它会从周围的磁盘中吸收更多的物质，最终引发核聚变。通过这次大爆炸，形成了太阳。
太阳目前处于其主序阶段，其特征是通过核聚变不断产生热能。目前，超过400万吨的物质在核心内转化为能量，产生中微子和太阳辐射。以这种速度，太阳已将地球质量的200倍转换为能量（约占其总质量的0.03％）。
太阳变得越来越热，因为其核心中的氦原子逐渐比所有聚变的氢占据更少的体积。因此，核心正在收缩，使太阳的外层更靠近中心并承受更大的重力。更大的力会增加铁芯上的压力，从而使铁芯更致密。
据估计，在过去的45亿年中，太阳的亮度提高了30％，并且亮度每1亿年以1％的速度增加。在其主序阶段结束时，太阳将不会成为超新星，因为它没有足够的质量。
相反，一旦核心中的氢耗尽了54亿年，太阳将开始膨胀并成为红色巨人。据推测，它将增长到足以涵盖水星，金星甚至地球的轨道。
一旦达到红巨人分支（RGB）阶段，太阳将剩下大约1.2亿年的活动寿命。但是在这段时间内会发生很多事情。首先，核心（充满坚冰的氦气）将在氦气中剧烈燃烧-大约6％的核心和40％的太阳质量将在几分钟内转化为碳。
然后，太阳将收缩到当前大小的10倍左右，发光度缩小到50倍，其温度将比今天低一点。在接下来的1亿年里，它将继续燃烧其核心中的氦气，直到用尽为止。至此，它将处于渐进-巨型分支（AGB）阶段，它将再次扩展（这次更快）并变得更加发光。
在接下来的2000万年中，太阳将变得不稳定，并通过一系列热脉冲开始失去质量。这些将每100,000年左右发生一次，每次都会变大，并将太阳的光度增加到其当前亮度的5,000倍，并将其半径增加到超过1 AU。
在这一点上，太阳的膨胀将围绕地球，或者使其完全不适合生命。随着更多的能量从太阳吸收，外太阳系中的行星可能会发生巨大变化，使水冰升华-可能形成密集的大气层和海洋表面。在大约500,000年后，将仅剩下太阳当前质量的一半，并且其外层将开始形成行星状星云。
AGB后的演化甚至更快，因为射出的物质被电离形成行星状星云，暴露的核达到30,000K。最终裸核的温度将超过100,000 K，此后残留物将冷却成白矮星。行星状星云将在大约10,000年内消散，但白矮星将存活数万亿年，然后逐渐消失为黑色。
艺术家对红色巨星的印象。
在银河系中的位置：
太阳位于本地星际云（或古尔德带）中，靠近银河猎户座臂的内缘。这使它与银河系中心的距离为7.5 – 8.5帕秒（25,000 – 28,000光年）。太阳被包含在局部气泡内，局部气泡是星际介质中包含稀有热气的空腔。
该科学家称为银河宜居带的地方发现了太阳，进而发现了太阳系，该带包含支持生命的多种特征。其中包括元素的正确混合，使它远离危险的螺旋臂的轨道以及距银河系中心足够的距离，以使其不受重力或过多辐射的干扰。
太阳银河运动的总体方向是朝向天琴星座中的维加星，与银河中心的方向成大约60个天空度的角度。在距地球17光年以内的50个最接近的恒星系统中（最接近的是赤矮星Proxima Centauri，距地球约4.2光年），太阳的质量排名第四。
围绕银河系的太阳轨道被认为是椭圆形的，由于银河系的旋臂和不均匀的质量分布而增加了扰动。另外，太阳每轨道相对于银河平面上下振荡约2.7次。太阳系大约需要225-2.5亿年才能完成银河系（银河系）的一个轨道，因此据认为在太阳的生命周期中已经完成了20-25个轨道。
观察历史：
在整个史前和古代人类历史中，太阳一直是崇尚的对象。大多数文化都认为它是自然界或神灵中的一种，它们的存在与时间，季节和生命周期密切相关。太阳崇拜是诸如古埃及人，苏美尔人，印加人，阿兹特克人和玛雅人等文明以及欧洲，西亚和非洲众多文化的核心。
最早的太阳崇拜的例子是在原始印度-欧洲神话中发现的，太阳被描绘成在战车（又称“太阳能战车”）中穿越天空。在日耳曼神话中，太阳战车被描述为Sol ; 在吠陀语（随后为印度语）文化中为苏里亚；在北欧神话中叫Solvognen。
特伦斯霍尔姆镀金的一面，北欧的太阳战车。
在美索不达米亚，乌图人是太阳神-正义之神和纳纳尔（月神）的后代。对于巴比伦人和亚述人来说，萨马斯（或称萨马斯）是等效的，在阿卡德和希伯来万神殿以及整个阿拉伯半岛，以不同的名字崇拜类似的神灵。
在古埃及人看来，太阳与统治天空，地球和地下世界的神拉相关。太阳本身被命名为Aten，它是Ra的身体或眼睛。从公元前25世纪开始，对Ra的崇拜在埃及各地广泛传播，许多描绘他在太阳神的陪伴下由小神伴随的天空载着他。
就新世界文明而言，印加人，玛雅人和阿兹台克人都认为，必须做出人类牺牲才能安抚太阳神并维持生命周期。对于阿兹台克人来说，维兹托洛波希特利（Huitzilopochtli）是战争之神，太阳，人类的牺牲品以及Tenochtitlan的守护神，他们为自己在战斗中的所有胜利和失败负有责任，只能通过献血来平息。
在希腊人看来，太阳神被称为太阳神（Helios），这是泰坦·海波龙（Titan Hyperion）和泰坦尼斯·泰亚（The Titaness Theia）的儿子。与埃及人对Ra的表示类似，Helios通常被描述为由火热的战车绘制的战车携带。但是，与古代先人不同，希腊人将太阳视为七个行星之一，因为它每年沿黄道带穿过黄道十二宫旋转一次。
罗马皇帝君士坦丁的硬币，我用传说SOLI INVICTO COMITI（约公元315年）描绘了Sol Invictus / Apollo。
罗马帝国将太阳神（Helios）当作自己的神话带入了索尔（Sol）。标题Sol Invictus（“不败的太阳”）适用于多个太阳神，并在公元3世纪和4世纪在几种类型的罗马硬币上进行了描绘。大约在冬至之后的12月25日，庆祝“不败的太阳”的诞生，这标志着日子越来越短。
在中国神话中的太阳神被称为日龚太阳星君（或太阳公， “外公”） -又名。太阳宫之星，太阳之王。通常以太阴星君和月球之王岳公太阴星君（太阴娘娘 / 太阴夫人）来描绘太阳星君。
在古代，出于对太阳或太阳现象的崇拜，建造了几座著名的寺庙和古迹。例如，在埃及，马耳他，英国（Stonehenge），爱尔兰以及墨西哥南部的奇琴伊察古城都观察到了标志着夏至或冬至的巨石。
随着时间的流逝，古代天文学家根据对太阳运动的不断观察，开始对太阳有了科学的了解。在公元前1世纪初期，巴比伦的天文学家注意到太阳沿着黄道的运动是不均匀的。稍后将得知这是地球绕太阳绕椭圆轨道运行的结果。
葡萄牙宇宙学家和制图师Bartolomeu Velho对托勒密地心系统的图示，1568年。图片来源：巴黎国家图书馆
在公元前五世纪，希腊哲学家Anaxagoras认为太阳不是“太阳神的战车”，而是一个炽热的球，其光被月亮反射。到公元前3世纪，埃拉托塞涅斯估计地球与太阳之间的距离为4,080,000 stasta（755,000 km）或804,000,000 stadia（148 – 1.53亿km，或0.99 – 1.02 AU），其中后者在一个百分之几。
也是在公元前3世纪，萨摩斯岛的希腊天文学家阿里斯塔丘斯提出了这样一个想法，即太阳位于宇宙的中心，而行星则围绕它旋转。塞琉西亚的塞琉古（Seleucus）后来（约公元前190年-约公元前150年）采纳了这种观点，中世纪的伊斯兰和印度天文学家特别是通过撒马尔罕天文台对此进行了阐述。
阿拉伯和伊斯兰学者的贡献包括Al-Battani（公元858年– 929年），他发现太阳顶点的方向（太阳相对固定恒星的运动最慢的点）的方向可能会发生变化。埃及天文学家伊本·尤努斯（Ibn Yunus，950 – 1009）多年来使用大型星盘观测了10,000多个太阳位置。
从公元1032年金星凌日的观察可以看出，波斯天文学家和庞然大物伊本·西纳（又名阿维森纳（Avicenna），约980 – 1037年）得出结论，金星比太阳更靠近地球。12世纪的安达卢西亚天文学家伊本·拉什德（Ibn Rushd）也描述了12世纪的黑子。中国天文学家在汉朝（公元前206年-公元220年）较早的时候就记录了黑子的观测，他们记录了几个世纪的观测记录。
尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）的日心系统的数学模型彻底改变了天文学，并帮助我们理解了太阳在宇宙中的重要性。除了解释行星运动中的观测差异外，日心说模型还有效地将太阳置于了已知宇宙的中心。
在17世纪初期，望远镜的发展也使人们可以对太阳和行星进行详细的观测。托马斯·哈里欧（Thomas Harriot），伽利略·伽利莱（Galileo Galilei），克里斯托弗·施纳（Christoph Scheiner）等天文学家能够准确地说明太阳黑子在太阳表面的位置。1672年，乔瓦尼·卡西尼（Giovanni Cassini）和让·里希（Jean Richer）能够确定距火星的距离，从而能够计算距太阳的距离。
1666年，艾萨克·牛顿（Isaac Newton）成为第一位使用棱镜观察太阳光的科学家，并证明它是由多种颜色的光组成的。1800年，威廉·赫歇尔（William Herschel）利用一系列温度计和棱镜发现红外辐射，以此为基础。通过注意到温度变化超出了太阳光谱的红色部分，他通过确定某些形式的能量是不可见的来帮助进行了电磁学的研究。
对太阳光谱的研究也导致了19世纪光谱学研究的发展。最后，约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫（Joseph von Fraunhofer）发现并记录了光谱中的600多个吸收谱线，其中最强的吸收谱线归为一类，并以其创始人命名为“弗劳恩霍夫谱线”。
太阳在极紫外（EUV）中进行观察，并比较了太阳的最小（左）和最大（右）。图片来源：SOHO / NASA
19世纪另一个对我们对太阳的理解产生影响的主要研究领域是热力学的发展。威廉·汤姆森（又名凯尔文勋爵，1824-1907年）是这一领域的主要贡献者，他认为太阳是一种逐渐冷却的液体，它散发着内部的热量。
开尔文（Kelvin）和赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）还提出，重力收缩机制是造成太阳能量输出的原因。他们还估计了太阳的年龄为2000万年，这与地质估计形成鲜明对比，后者使地球的年龄至少为3亿年。
到20世纪，终于提供了有记录的太阳能量输出解决方案。第一个来自欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford，1871-1937年），他建议通过内部热源维持太阳的输出，并提出放射性衰变的可能性。但是，将由阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）以其质量-能量当量（E =mc²）为太阳的能量输出提供必要的线索。
1920年，英国天文学家和物理学家阿瑟·爱丁顿爵士（Sir Arthur Eddington）提出，太阳核心的压力和温度可能产生核聚变，从而氢原子融合成氦核，从而从质量的净变化中产生能量。后来物理学家进行的大量研究证实了这一点，这也将得出结论，氢的融合是宇宙中所有已知元素形成的原因。
勘探：
随着20世纪中叶太空时代的开始，首次有机会使用机器人太空探测器观测太阳。首次向太阳飞行的任务是1959年至1968年之间发射的NASA的先锋5号，6号，7号，8号和9号卫星。这些探测器绕太阳公转的距离与地球相近，并首次对太阳进行了详细测量。太阳风和太阳磁场。
在1970年代，Helios 1和Helios 2探测器（美国和德国之间的一项合作，研究了来自近日点水星近日点水星轨道内部的太阳风）为科学家提供了有关太阳风和太阳日冕的重要新数据。由美国国家航空航天局（NASA）于1973年发射的Skylab 太空站也利用其太阳天文台- 阿波罗望远镜架（Apollo Telescope Mount）取得了许多发现。其中包括首次观测到的日冕物质抛射和日冕洞，这些观测与太阳风密切相关。
1980年，美国国家航空航天局发射了“ 太阳最大任务”号，这是一种航天器，旨在观察太阳耀斑释放的伽玛射线，x射线和紫外线。不幸的是，一次电气故障导致该探针进入待机状态，直到1984年航天飞机挑战者可以将其取回并修复。该任务随后获得了数千张太阳日冕的图像，然后于1989年6月重新进入地球大气层。
1991年，日本航空航天探索局（JAXA）部署了Yohkoh（Sunbeam）卫星，该卫星观测了X射线波长的太阳耀斑。直到2001年，当一次环形日食使其失去对太阳的锁定时，它观测到整个太阳周期，并确定日冕活动在远离峰值活动的区域比以前认为的要活跃得多。
1995年发射升空的ESA-NASA 太阳和太阳大气联合观测站（SOHO）已经成为历史上最重要的太阳飞行任务之一。自发射以来，SOHO位于地球与太阳之间的拉格朗日点，一直提供太阳在许多波长下的恒定视野。最初计划为期两年的任务，2009年批准将任务延长至2012年，随后的任务- 太阳动力学天文台（SDO）于2010年启动。
所有这些卫星都从赤道平面观测了太阳，因此只详细观测了其赤道区域。从极地研究太阳的首次尝试是尤利西斯 探测器，这是ESA-NASA于1990年发起的一项联合任务。一旦它按预定的轨道运行，该探测器便开始在高太阳纬度上观测太阳风和磁场强度，发现高纬度太阳风的移动速度比预期的要慢（750公里/秒），并且高纬度出现了巨大的电磁波，它们散射了银河系宇宙射线。
2006年，发射了太阳陆地关系天文台（STEREO）任务，其中包括将两艘相同的航天器发射入轨道，这使它们交替向前拉并逐渐落入地球。这样就可以对太阳和太阳现象（例如日冕物质抛射）进行立体成像。
计划在未来几年和几十年中进行更多的太阳任务。其中包括印度太空研究组织（ISRO）预定进行的阿迪亚（Aditya）任务，这是一颗100公斤的卫星，定于2017-18年度发射。它的主要仪器将是用于研究太阳日冕动力学的日冕仪。
欧洲航天局计划在2017年发射“ 太阳轨道器”，它将研究太阳如何形成和控制其日光层。该任务将以接近0.28 AU的高度飞行以捕获其测量值。NASA计划在2018年发射其Solar Probe Plus，它将从8.5太阳半径的距离接近太阳，以直接测量太阳日冕产生的粒子和能量。
最后，还有NASA的“ 太阳哨兵”任务，这是迄今尚未进行的计划外任务，将由六艘飞船组成，其中四艘驻扎在金星和水星的轨道内，一艘位于太阳后面，一艘围绕地球运行。他们将一起研究太阳最高峰期间的太阳，研究高能粒子，日冕物质的抛射以及太阳系内部的行星际撞击。该数据将用于预测未来人类太空飞行任务的太空天气。
太阳为我们所做的不仅仅是提供光和热。它还提供了允许化学反应和代谢反应的所有能量，而这正是地球上生命周期首先开始的原因。它提供给我们的持续能量，再加上大气层的保护作用，确保了这一生命周期不断发展。
太阳还散发出潜在的有害射线，太阳风和其他物质，如果不是地球磁场，它们会杀死我们。但是，太阳风将带电的物质带到太阳系的边缘，在该处形成磁场，进而阻止其他行星际物质进入。如果没有这种屏障（更年期），太阳系将受到宇宙的打击。射线。
在这方面，太阳是一个伟大的提供者，地球处于理想的位置，可以从它的存在中受益。我们离得太近，也不太远，以至于太热（如金星）或太冷（如火星）。我们还确信，到太阳膨胀到地球上不再存在生命的地步时，我们要么早逝，要么已经进化到我们只生活在一个星球上。
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