太阳，对中世纪的天文学家来说是上帝居住的地方，对占星学家来说则象征着人类的生命力。近代的科学家也尚未确切知道太阳是由什么形成的，它活动剧烈，是一个充满惊奇的星球：它喷发耀斑、威力之大犹如百万吨级的炸弹；它上面有气体江河奔流，而且仿佛以神秘的周期震抖。哈佛 · 斯密生天文中心的安德烈 · 杜普里（Andrea Dupree）说，即使经过几千年的研究，“太阳向我们提出的难题仍将多于其它任何星球”。
为了研究这些难题，天文物理学家们已极大地求助于卫星。在不受地球大气影响的情况下，这些进入轨道的试验台装置的大量高级设备能向我们提供奇迹般清晰的太阳图像。1980年2月，国家航空和宇航局发射了称作“Solar Max”的太阳活动期研究卫星（Solar Maximum Mission Sate Hite），开始了内容丰富的研究计划。这次耗资八千万美元的飞行任务是收集从1979年8月到1981年2月的太阳活动年的资料。这一时期太阳活动达到高潮，大量喷发耀斑和黑子。迄今，这一周期是本世纪中最为壮观的一次，能够对触发太阳活动的猛烈的旋涡和碰撞提供丰富的线索。太阳活动年计划的科学家Ken Frost说：“正如字面所述，在整个计划执行期间随时都会出现一些新情况。”
这种基本的情报将能帮助天文学家预报太阳事件，如使他们预告何时地球的磁暴将会中断地球上的无线电通讯，以及何时太阳扰动将引起地球气候离奇的变化。通过了解控制太阳炉的力，物理学家希望认识如何利用聚变能。最根本的是科学家急于知道这一星球是怎样的易变——这是自从伽利略打破了古代认为太阳永恒不变的幻想后一直令人惊异的事情。美国科罗拉多州波尔德市的高地天文台（High Altitude Observatory）的天文物理学家约翰 · 爱迪（John Eddy）说：“我们欢喜事物不变的思想，特别是太阳，但是正如自然界其它别的事物一样，太阳也是不断变化的，而且在以我们不完全理解的方式变化。”
最著名的太阳变化是太阳黑子，这是伽利略1610年开始发觉的。太阳表面的这种黑子在太阳活动年时达到高潮。它们是由太阳内部的磁力引起的，在那里，运动的带电气体的旋涡流产生电流，而电流产生磁场。因为太阳赤道处比两极自转较快，磁力线形成长的磁“索”，在太阳里面绕得越来越紧。当这些磁“索”到达太阳表面（需11.2年）时，它们就抑制热气上升并产生冷的黑子。在磁“索”的约束能力慢慢释放的情况下，太阳黑子可以持续数天，然后消失。
天上的蛇发女妖
太阳盛年研究的主要目标是太阳耀斑，这些超高温气体的喷发发生在黑子最密集的地方，从而暗示耀斑也是一种磁现象。就像由天上的蛇发女妖甩出的灿烂的光斑一样，它们从太阳拱起数千哩，在黑子数最多的时期，一般每一、二个钟头就爆发一次。由于喷发的粒子带有巨大的能量，它们将引起大气变化，中断电气信号。1980年6月一次耀斑使很宽频带内的射频通讯失效达半小时以上，而在1968年的一次有可能触发了布在越南海防港的地雷。
天文学家设想，耀斑的巨大能量——相当于十万亿个百万吨级的炸弹——是来自磁力碰撞。在太阳盛年中，于1980年4月份观察到一次支持这一理论的耀斑，那是在环形带电粒子束从太阳拱起猛烈撞击另一类似的由太阳拱起的环后发生的强烈射流。这次的耀斑是如此炽热和光亮，以至使地球上的记录仪表因保护作用而自动关闭。它说明了磁力碰撞触发耀斑。
科学家的真正使命是在太阳内部发现引起黑子和耀斑的动力。加利福尼亚威尔逊山天文台的罗伯特 · 何尔德（Robert Howard）说：“这类扰动只不过是深处的振荡产生的漂浮和喷发现象。”最近，天文学家们发现了一种可能的机理。何尔德及其同事白利 · 拉邦特（Barry LaBonte）分析了十二年的太阳资料，发现了太阳“河流”，那是相对太阳表面其它部分大约以每时9哩的速度或快或慢地运动的气流。每十一年在太阳两极出现快速河流，继之以慢速河流。然后，当这座气流螺旋形地流向赤道时，其间即出现黑子。当这些气流到达赤道时，它们和黑子一起消失。因为只有太阳内部的某种力才能引起这些球形对称的流型，何尔德说：“我们必须指出，那里有一种基本的、内在的引起这种循环的振荡。”
气体约束
这种，太阳动力学也许能教导物理学家如何在地球上控制核聚变发电。成功地利用氢弹的动力一直是工程师们梦寐以求的目标，用作聚变燃料的等离子体炽热得能够熔化聚变炉壳；束缚等离子体的唯一办法是用磁力。温度高于华氏一亿度的太阳耀斑提供了一种鼓舞人心的模型：从太阳曳出的气体束沿磁力线运动时不膨胀，保持密集的条形。如果科学家们能够搞清耀斑是如何约束的，他们将能解决在聚变发电装置里约束等离子体的问题。
即使利用今天关于太阳的尚不成熟的认识，物理学家已能预告太阳爆发何时用带电粒子轰击地球。这些宇宙线簇射引起北极光和无线电失灵；还会使电话线过载和烧坏电站元件，国家海洋和气象局随时向850个用户通告磁暴，向国防部警报对水上雷达的干扰，甚至还提醒苏联在太阳粒子强度高到危险程度时取消空间发射。
预告天气异常可能是新的太阳研究所带来的另一好处。当然，太阳主宰地球的气候、风型和降雨量。然而天文学家推测，在不能解释的气象变化背后隐藏着异常的太阳活动——耀斑和黑子。几个世纪以前太阳变得平静，黑子消失了，地球也度过了一次“小冰期”。最近，美国太平原的干旱似乎也是在太阳剧烈活动之后发生的。
专家们首先对这些反常的气候状况作出了似乎真实的解释。当太阳和地球的磁场成一直线时，它们复合的磁力线引导高能粒子进入地球大气层、加热空气引起喷射气流一样的漂移风。按照另一种理论，来自太阳的带电粒子可能改变地球的电场，而此电场能决定云雾中形成水滴的难易。如果这些理论成立的话，气象学家也许能在某一天根据即将来临的太阳爆发预言几个异常寒冷的冬季。
天文学家同样对太阳不大变化的一些方面感兴趣。太阳是天上一个比较稳定的炉子，以八百万亿瓩的巨大功率向地球供热，物理学家原认为他们已经了解了太阳是怎么产生热量的，即是太阳核心中的氢、氮二种原子聚变产生能量。这一过程也应当产生称作中微子的亚原子粒子，然而地球上的探测器测得的中微子数仅是预期的三分之一。高地天文台台长高登 · 牛口克（Gordon Newkirk）说：“这一事实动摇了每个自认为已知道太阳内部情况的人的信心。”
对太阳理论的挑战
因为原子核理论不能作完全解释，科学家们怀疑这一星球的能量是否可能来自其它一些过程，例如引力收缩。约翰 · 爱迪用计算机统计了十九世纪和二十世纪的资料，得出了令人吃惊的结论：太阳直径一个世纪大约缩小400哩。大多数天文学家（包括爱迪本人）认为这个数字太大了，然而即使更小的收缩率也会产生足够引力势能来补充太阳核能。
对太阳理论的另一个挑战是苏联天文学家报告说太阳进行“呼吸”，它的边缘就像大青蛙的喉管那样上下运动。没有一个人能够解释太阳的这种缓慢波动，因此另一些研究者打算证明这种说法是不正确的。然而这些批评家相反地证实了苏联学者的断言。南极的夏季每天二十四小时都能看到太阳，一个法国天文学家小分队在那里考察时发现，是慢速波动使太阳“呼吸”。
假如太阳振荡的话，天文学家有理由认为它输出的能量也有变化。1980年初，太阳活动年研究发现，量度太阳能量输出的“太阳常数”毕竟不是一个常数。加利福尼亚州喷气推进实验室的利查德 · 威尔逊（Richard Willson）说，即使这个常数很小的起伏也“将对人类带来巨大的影响”。太阳常数降低一点点就会使温带变成寒带；如果减少6%的话，就可能冻结海洋。
地球上生与死之间脆弱的平衡始终依靠太阳，这正是太阳研究对人类显得如此重要的原因。但是美国航空和航天局准备以50亿美元用10年时间揭穿太阳之奥秘的研究，其影响远远超过地球。洛克希德帕劳多（Palo Alto）研究室的劳伦 · 阿克顿（Loren Acton）说：“太阳可以作为探索很多宇宙事件的敲门砖。”
[News Week 1980年10月20日]