值得幸运的是，即使在与最糟糕的太阳风狭路相逢，地球的磁场和大气层还是可以保护地球上绝大多数的人避免遭受蹂躏。但是，社会对科技的依赖日益加深，使得在某种程度上，几乎每个人都容易遭受攻击。在大耀斑爆发的过程中，最大的潜在破坏来自那些高速射离太阳外层大气的物质——在空间物理学家的术语中，它们被称为“日冕物质抛射。正像2003年那次异常巨大的耀斑爆发那样，将一些巨量电离气体送入到与地球相撞的轨道中。
太阳黑子
本影和半影是黑子的组成部分。黑子的本影就是特别黑的部分，半影不是太黑，是由许多纤维状纹理组成的，具有漩涡状结构。当大黑子群具有漩涡结构时，就预示着太阳上将有剧烈的变化。人类发现太阳黑子活动已经有几千年了。黑子的活动周期为11.2年。每当黑子出现的时候，就会对地球的磁场和各类电子产品和电器产生损害。在开始的4年左右时间里，黑子不断产生，越来越多，活动加剧，在黑子数达到极大的那一年，称为太阳活动峰年；在随后的7年左右时间里，黑子活动逐渐减弱，黑子也越来越少，黑子数极小的那一年，称为太阳活动谷年。按照国际规定来算，如果将1755年的黑子周期称为第一周，然后按顺序排列，那么1999年开始为第23周。
太阳黑子的最大特性就是产生带电离子。这种带电离子可以破坏地球高空的电离层，使大气发生异常，还会干扰地球磁场，从而使电讯中断。一个发展完全的黑子由较暗的核和周围较亮的部分构成，中间凹陷大约500千米。黑子经常成对或成群出现，其中由两个主要的黑子组成的居多。位于西面的叫做“前导黑子”，位于东面的叫做“后随黑子”。据观察得知，一个小黑子大约有1000千米，一个大黑子则可达20万千米。
太阳黑子的形成与太阳磁场有着非常密切的关系。但是，太阳黑子是如何形成的呢？天文学家对这个问题还没有找到确切的答案。不过科学家推测，极有可能是强烈的磁场改变了某片区域的物质结构，从而使太阳内部的光和热不能有效地到达表面，形成了这样的“低温区”。黑子越多可能说明太阳越老，可能也是所有恒星寿命的一般特征。黑子附近的周边应该比太阳正常的地方温度高一些（此消彼长的原因），黑子向低纬度运动是因为太阳密度小和自转的原因，就像地球上的大陆版块向低纬度运动一样。黑子的出现往往存在凹陷500千米，这可能就是温度低而不再膨胀的真正原因。
对于太阳黑子的成因，在天文学界一直都是众说纷纭。其中有一种说法是黑子可能是太阳的核废料（如人类核反应堆的核废料），约11年出现一次可能是黑子在太阳里面和表面的上下翻动一次造成的，就像元宵在锅里被煮得上下翻动。黑子的温度较低也是废料的一个证明，就像煤炉中的炭灰在一般情况下不能再产生高温。
还有一种说法就是太阳的聚变作用。当太阳发生聚变时，热核反应区周边的物质向内补充，在半径为0.75R处物质补充速度较其周围更快，由于角动量守恒，此处运动速度比周围快，产生摩擦。由于质子与电子所受摩擦不同，所以运动的相对速度不同，产生电流，进而产生管状磁场，管内气压＋磁压=管外压强，所以管内气压＜管外压强。根据克拉伯龙方程（pV＝nRT）管内温度＜管外温度。由于这种结构的密度小于周围物质，所以就会漂浮到对流层表面，形成黑子。
很早以前，世界上就有对太阳黑子的观测。公元前140年前后，我国成书的《淮南子》中就有关于黑子的记载。这也是世界上最早有关太阳黑子的记录。《汉书·五行志》中对前28年出现的黑子记载则更为详尽。1840年，德国的一位业余天文学家发现了太阳黑子10～11年的周期变化规律。通过长期的观测，人们还发现了太阳黑子在太阳表面上的活动会随着时间变化的纬度分布具有一定的规律性。一开始的时候，几乎所有的黑子都分布在±30°的纬度内；当太阳活动剧烈时，它往往出现在±15处，黑子就会逐步向低纬度区移动，在±8°处消失。在上一个周期的黑子还没有完全消失时，下一个周期的黑子又出现在±30°纬度附近。如果将太阳黑子活动的纬度做纵坐标，时间做横坐标，这样绘出的黑子分布图很像蝴蝶，因而称作蝴蝶图。
太阳黑子的平均活动周期为11.2年。有些天文学家对黑子的活动从1755年开始标号统计，黑子最少的年份为一个周期的开始年称为“太阳活动宁静年”；黑子最多的年份则称为“活动峰年”。
大家都知道，太阳是地球上光和热的源泉。那么，太阳的一举一动都会对地坏产生各种各样的影响。黑子也是太阳上物质的一种激烈的活动现象。所以，太阳黑子也会对地球产生明显影响。如果太阳上有大群黑子出现的话，地球上的指南针就会乱抖动，不能正确地指示方向。即使平时很善于识别方向的信鸽也会迷路；无线电通讯也会受到严重阻碍，甚至会突然中断一段时间。这些反常的现象都会对飞机、轮船以及人造卫星的安全航行、还有电视、传真等方面造成很大的威胁。
此外，黑子还会对地球上的气候产生影响。100多年以前，一位瑞士的天文学家就发现，黑子多的时候地球上气候干燥，农业丰收；黑子少的时候气候潮湿，暴雨成灾。我国的著名科学家竺可桢也研究出来，凡是中国古代书上对黑子记载得多的世纪，也是中国范围内特别寒冷的冬天出现得多的世纪。据有关人员统计，一些地区降雨量的变化情况，结果发现这种变化每经过11就重复一次。这就说明了地球上的气候跟黑子数目的增减有关系。
据地震科学工作者发现，太阳黑子数目增多，地球上的地震就多；太阳黑子数目减少，地球上的地震就少。可见，地震次数的多少，也与太阳黑子有关，而且大约11年左右的周期性。植物学家也发现，树木的生长情况也随太阳活动的11年周期而变化。黑子多的年份，树木生长得快；黑子少的年份就生长得慢。此外，还有科学工作者发现，黑子数目的变化还会对我们的身体产生影响，人体血液中白血球数目的变化也有11年的周期性。
我国有世界上最早关于太阳黑子的观测记录。大约在公元前140年前的《淮南子》一书中就有“日中有踆乌”的记述。现今世界公认的最早的太阳黑子记事，是载于《汉书·五行志》中的河平元年（公元前28年）三月出现的太阳黑子：“河平元年……三月己未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”这一记录将黑子出现的时间与位置都叙述得详细清楚。在欧洲，有太阳黑子纪事的最早时间是公元807年8月。据当时记载，他们还被误认为是水星凌日的现象，直到意大利天文学家伽利略1660年发明天文望远镜后，才确认黑子是确实存在的。而在此之前，我国历史上已有关于黑子的101次记录，这些记录不但有时间，还有形状、大小、位置以及变化情况等等。可见，太阳黑子在我国早有记录，而且我国有关黑子的记载不绝，并且都很正确可信。
6.太阳的能量
红巨星——太阳
太阳是太阳系的中心天体，也是距地球最近的一颗能够向空间辐射光和热的恒星，更是地球外部能量的主要来源。可见，太阳对地球上的人类来说，是除地球以外最重要的天体。
太阳是一个巨大的灼热气体球。太阳表面的温度约为6000K（相当于5726℃），所以看起来呈橙黄色。中心部分温度推测可高达1.5×107K，密度达到水的160倍。在这种高温、高压条件下，组成3／4太阳物质的氢元素会失去外层电子，仅剩的内部原子核称为质子。质子在以极大速度运动时可以克服彼此间的静电斥力，发生猛烈的碰撞，由4个氢原子核聚变成为1个氦原子核。这种不断进行的热核反应，使太阳相当于一个巨大的天然原子能工厂。
太阳内部发生的热核反应，能够产生巨大的能量。从爱因斯坦的狭义相当论中可以看出，质量和能量转化的关系，即著名的“E=mc2”公式。4个氢核在聚变前的总质量是4×1.0079=4.0316m0（m0原子质量单位，以碳原子的1／12为标准），而1个氦原子核的质量是4.0026m0，每次核聚变就亏损0.029m0的质量。由于真空中光的速度达到约3×105km／s，所以很少一点质量可转化为巨大的能量。根据推算，1克氢核聚变为氦核大约产生6281×108J（或1500×108cal）的热能。由此可见，1克氢核聚变产生的能量相当于燃烧15t石油或2700t煤所发出的能量。
太阳发生热核反应的同时，也会伴随着辐射和质量损耗。由于太阳体积的巨大和热核反应频频发生，就能源源不断地以电磁波（含可见光、紫外线、红外线、无线电波、X射线和γ射线）的形式向四周放射能量，是整个太阳系光和热的主要源泉。太阳辐射输出能量可以作如下计算：在日地平均距离（1.496×108km）处的地球大气顶界，垂直于太阳光线的1cm2面积上。为了便于计算，人们将每分钟接受的太阳辐射能量称为太阳常数，以热量单位表示为8.25J。
根据太阳常数来计算，假设被太阳光垂直照射的半个地球贺面积，在一分钟内太阳向地球辐射输送的能量为：π×（6.371×108）2cm2×8.25J／cm2·min=1.052×1015J。这个数值大约相当于燃烧4×108t烟煤产生的热量。一年中太阳给地球的热量累计相当于100×1016KW·h电，是目前全世界总发电量的几十万倍。由此可见，太阳向地球辐射输送的能量是多么大啊！
从太阳系的整体来看，地球吸收到的热量只不过是太阳辐射总量中的很小一部分。我们采用以日地平均距离为半径的球面上，每分钟每平方厘米获得的太阳常数乘以整个球面积，其值为8.25J／cm2·min×4π×（1.496×1013）2cm2=2318cm×1028J／min=38.62×1025J／s。这样以来，太阳输向地球输送的能量远远高于地球吸收到的能量，即太阳辐射输送能量相当于地球吸收到能量的11个数量级。
由于太阳大量释放能量，其质量就会受到损耗。每秒钟内由于核聚变而损耗的质量达到4×107t。由于目前太阳的热核反应状态已维持50亿年左右的历史，假定能量辐射率基本不变，累计损耗的质量可达6.305×1022t，也只不过是太阳全部质量1.989×1027t的0.03%。根据银河系内部不同演化阶段的恒星演化史推算，太阳现在仍处于壮年期，它的寿命估计可达到100亿年。由此可见，太阳的热核发反应和能量辐射是取之不尽的能量来源。
太阳处于中心区氢核聚变就会辐射出巨大的能量。但是，这种辐射能量还不到总辐射能量的1%。太阳表面的大气圈从里向外分为光球、色球和日冕三层，其中灼热的等离子气体密度很小（光球部分相当地球大气压力的百分之一，日冕部分仅为十亿分之一）。直接受太阳磁场的支配处于局部的剧烈运动之中，称为太阳活动。而太阳活动的最基本标志就是太阳表面光球上经常出没的“暗黑”斑点即黑子。
其实，黑子也发光，只是它的温度比其周围光球的温度低1000℃左右，所以在明亮光球反衬下看起来呈暗黑色。黑子的直径可自2×103～3×103km至1.5×107km，中心部位凹陷约500km，一般认为它是太阳表面剧烈活动所激起的气漩涡。小的黑子仅存在数小时，大黑子群则可延续几个月。黑子在日面的移动可据以证明太阳也有自转，其赤道部分约25日自转一周。黑子分布范围主要集中在太阳表面南、北纬5°～25°之间。
太阳黑子群里最为突出的是太阳耀斑的爆发。耀斑爆发可以在一二十分钟内释放出相当于10亿颗氢弹爆炸的能量，抛出的大量高能粒子流到达地球附近时，扰乱了地球磁场，类似地球磁场突然发生一场风暴，称为磁暴。磁暴发生时会导致地球上短波无线电通讯中断、罗盘指针剧烈颤动而失去作用和1989年3月13日加拿大魁北克发电厂变压器受损而大停电等现象。可见，太阳黑子释放的能量也会对人类的通讯、生活、军事等活动造成直接危害。
7.太阳的自转
太阳系
1610年，伽利略研究发现，太阳黑子的一些规则运动是太阳自转的结果。太阳存在自转，可以从黑子以及日面上的其他活动客体，如日珥、暗条和谱斑等在日面上的移动，或从太阳东西边缘光谱线的多普勒效应来证实。太阳自转方向与地球自转方向相同。在日面纬度不同处，自转角速度不同，在太阳赤道，自转最快，纬度越高，自转越慢。这说明了太阳自转在不同纬度也会出现差异。太阳自转角速度Ω和日面纬度φ的关系可以用如下公式表示：
Ω=a+bsinφφ+csinφφ
