太阳与气候 太阳是地球上生命必须的光和热的来源。我们的祖先发觉他们的生活依赖于太阳，因此对太阳充满了敬畏。现在我们仍然认识到太阳的重要性，仍然认为太阳是值得敬畏的。另我们还想知道它是如何运作的、是如何变化的，以及这些变化对地球的影响。太阳在年轻时期比现在更光亮，在那个时候地球还没有凝结成固体行星。太阳光的数量和性质在很短的时间乃至几十亿年都在不断变化着。太阳在最近的一段时期――太阳黑子极大期，总日光量增长了大约0.1%。很多这种变化在不同方式上改变着我们的气候。
太阳与空间天气 太阳是太阳风的来源。太阳风是一股来自太阳、穿过地球的气流，速度可以超过500公里/秒（100万英里/每小时），太阳风的干扰会改变地球的磁场。太阳表面的一些地区经常回发生耀斑爆发，发出紫外线和Ｘ射线，加热地球的外层大气。这种空间天气回改变人造卫星的轨道，并缩短其寿命。过度的辐射会给人造卫星造成物理伤害，给宇航员带来威胁。变化的地球磁场会导致强有力的电流产生，损坏仪器，切断地区电力供应。随着我们对地球人造卫星依赖性的增强，我们会更感到空间天气的影响和预报它的重要性。
作为恒星的太阳 太阳对我们了解宇宙起到了至关重要的作用。它是我们唯一接近的、可以观察其表面细节的恒星。没有太阳的存在，我们很难猜测其他的恒星也有斑点和表面大气的存在。太阳是了解其他恒星的钥匙。我们了解太阳的年龄、半径、质量、光度（亮度）和详细的内部和表层大气的资料。这些是我们了解其他恒星及其演化过程的重要资料。很多在宇宙其他地方发现的物理现象可以利用太阳观察验证。从这个角度上看，太阳物理使我们更多地了解了恒星、行星系统、星系以及宇宙本身。
作为物理实验室的太阳 太阳通过核聚变产生能量。4个氢核在太阳深处聚变成氦核。对这种过程我们在地球上已经做了几十年的研究（用可以控制的方式）。这种过程产生了极大的能量和极强的磁场（这个等离子区不是简单的物质合成而是产生了离子和电子的聚合因而达到很高的温度）。太阳物理学的研究领域就包括在相似条件下观察和了解这个等离子区。这促成了太阳天文学家和其他科学家在很多领域的合作。
几个重要的问题
日冕加热过程 太阳的外层大气――日冕，温度超过1,000,000℃（1,800,000°F），但可见的表层温度只有6000℃（10000°F）是什么物理过程加热日冕，使它保持这种高温，并加速太阳风，这是太阳的第三大秘密。通常在你离开热源的时候，温度回降低。这个规律在太阳内部和可见表面都是成立的。然而，再经过一小段相关距离之后，温度会突然上升到一个极高的程度。关于这种热能的产生机制有很多种说法，但都不能让人信服。
太阳耀斑的特征 太阳表面靠近太阳黑子的地方经常会突然闪亮。物质在几秒种内没加热到百万温度以上，几十亿吨的物质被抛射到宇宙空间中，太阳耀斑和日冕物质的抛射的精确原因是另一个太阳的秘密。同样我们现在知道很多爆发事件的细节和基本的发生机制，但很多其他细节还不是很了解。我们仍然不能可靠地预报耀斑回在什么时间、什么地点发生以及它会有多大。这个问题有点像预报龙卷风一样。
黑子周期的原因 每11年中，太阳黑子的数量会从零增长到一百左右。然后再减少到零。关于太阳黑子的周期问题一直是太阳天文学的一个迷。现在我们知道关于太阳黑子的很多细节（一些发生机理就在它们的产生过程中），但我们现在仍然不呢功能运用基本物理定律来解释和预报太阳黑子的数量。这就像要精确预报下一个冬天和夏天天气一样。
失踪的太阳中微子 理论天体物理语言太阳内部至少应该产生比我们现在观察到的多两倍的小微粒在太阳内核中的核反应中产生。它们穿过太阳表层直接射入太空，检测它很困难，但是很多独立实验室的结果只找到预期值的三分之一的数量。太阳天文学家尝试改变太阳在过去45亿年模型，推断一个新的、产生更少中微子的太阳模型。这种尝试是不成功的。这使很多科学家对我们现在所了解的中微子产生了怀疑。这最后的秘密可能会动摇一些物理学的基本定律。
太阳磁场 磁场是我们了解太阳的钥匙。太阳的磁场是由带电离子和电子产生的。太阳黑子分布于穿过太阳表面的磁力线上。太阳黑子周期是由于内部流动物质的磁场循环产生。漂浮于太阳表面的突起部分，如日珥，是错落的磁场支撑的。日冕的极羽和环结构也是由于磁场产生的。磁场事实上是我们在太阳表面所看到的各种表象的产生的根源。没有磁场的存在，太阳可能会变为一颗看上去枯燥无味的恒星。
测量磁场 磁场改变电子等运动带电离子的运动方向。因此，电子的同向绕核运动将比电子的异向绕核运动拥有不同的能量。这使得我们可以在很远处，通过电子能级跃迁所发出光子的能量的区别，来测量太阳磁场。使用合适的仪器我们可以测出太阳表面的磁场的方向和大小。
建立磁场模型 磁场的磁力线穿过太阳的大气和内部组成一个复杂的磁场结构网。很多这种结构，在色球层和日冕层中可以看到。然而，我们通常在光球层――太阳大气的最内层，测量磁场本身。太阳物理学家设想出了由光球磁场计算外层大气磁场的办法，可以将计算结果与观察结构相比较。
预测空间天气 对于太阳磁场及其运动规律的更好了解可以让我们更好的预测空间天气。与太阳耀斑有关的磁场观察显示，耀斑通常是发生于两个太阳黑子间的磁场剪切或扭曲时。在过去20年间对于太阳磁场的观察，显示了在两个黑子周期之间太阳的运动规律。然而，预知长期规律，仍然依赖于本周期的趋势和周期模型的观察研究。我们期望在不久的将来我们可以能够足够多地了解太阳，用通常的条件和过去的资料做出这些预测。
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