【專題企畫】

自然的太陽

熾熱耀眼的太陽，自天地初開以來，
就一直散發著光和熱，使生命欣欣向榮。

然而，它是怎麼來的呢？
從天文學的角度，它有什麼特殊性？
對人類歷史而言，又有什麼影響呢？

自古以來，太陽對人類的意義重大，在科學尚未普及的年代，太陽經常被神格化，被賦予全知全能的威能。歷史上，人類在好奇心驅使下，嘗試以肉眼觀察太陽，倒也經常有新奇的發現。近代以降，隨著太空科學的蓬勃發展，人類開始利用各種尖端儀器、望遠鏡及太空船來觀測，終於慢慢揭開了太陽的神祕面紗，也讓民眾得以一窺太陽的天文活動奇景。

恆星的誕生

宇宙浩瀚無垠，我們所居住的銀河系，大約在一百三十億年前誕生。在銀河系中，有許多氣體和塵埃聚集在一起，稱為「星際雲」。大約五十億年前，有一群星際雲不斷向內聚集旋轉，中心出現重力，重力使溫度升高，高到足以點燃核反應，雲氣中心開始產生爆炸進而發光，太陽誕生，正式成為銀河系數千億顆恆星中的一員。太陽誕生後，周圍剩下的星塵碎屑，也在碰撞中慢慢聚集，形成了一顆又一顆的行星，沿著重力軌道繞太陽運行，那便是我們的「太陽系」。

以宇宙尺度來說，太陽並不算是一顆非常大的恆星，但對太陽系而言，卻已經是體積、質量最大的天體。九大行星加總起來，質量也不過只有太陽的千分之二。太陽的直徑是一百三十九萬公里，是地球的一百多倍，質量則是地球的三十三萬倍。以體積來說，太陽可容納大約一百萬顆地球。

活躍的光體

從地球上觀察，太陽就像一顆掛在天上的黃色球體，似乎永遠不會有變化。但事實上它非常活躍，時時都在變動，如同一座巨大的核子反應爐，能產生巨大的能量。太陽主要是由氫氣和氦氣所組成，並不像地球有固態的岩質表面，它就像是一顆正在燃燒的巨大火球，核心溫度高達一千五百萬度，能量向外輻射，經電漿對流抵達表面－「光球層」，也就是我們肉眼所能見的太陽，溫度大約只有五千度左右。 二○二○年一月底，人類首次成功拍攝到太陽表面的照片，上頭覆蓋著沸騰的電漿體，一格一格看起來就像「爆米花」，猶如細胞一般的格子看起來很小，但其實每格都有一個美國德州這麼大。另外，值得一提的是，太陽的能量從核心傳到表面，這樣的過程就得花上十萬年之久。換句話說，我們今天所看見的太陽光，其實來自十萬年前。

太陽跟地球一樣，也會自轉，但由於表面大多是流動的高溫電漿，因此自轉速度會隨著緯度高低而產生變化，赤道附近的自轉速度比兩極快。這會使太陽的磁場產生扭曲，引發一連串的活動現象。從太空望遠鏡觀察，可見太陽表面的各種奇特的天文現象：

　日冕　

圍繞在太陽本體之外的光環，厚度可達數百萬公里。日冕非常亮，溫度高達攝氏一百萬度，比太陽表面還要高，平時無法用肉眼觀測，只有在日全蝕，太陽本體被遮蓋住時，才能看到太陽四周圍繞著一層淡白色的光。高溫下，在日冕中物質會還原成電漿和帶電粒子。這些帶電粒子速度非常快，能掙脫太陽引力的束縛，散射到外太空，形成所謂的「太陽風」。

　黑子　

太陽表面較為低溫的區域，看起來就像是比較暗沉的斑點。過去人們以為它是太陽表面的凹陷或大氣層中的風暴，在科學家的研究驗證下，原來太陽黑子是太陽磁力線互相拉扯所產生的局部強烈磁場活動。

黑子通常是成對出現，一個正極磁、一個負極磁，因此有互相吸引的磁力線。有時黑子也會成群出現，持續長達數星期之久。天文學家也發現，太陽黑子數量的多寡有規律性，大概以十一年為一個週期。在太陽黑子極大期的時候，太陽表面也會有較頻繁的活動現象，亮度會增加。而在黑子活動極小期時，太陽活動減少，亮度減低。
 

　日珥　

為最具代表性的太陽活動，通常發生在黑子附近。在強烈的正負磁場牽引下，從表面噴發而出的環狀氣體，有如鮮紅的火焰拱門，通常可延伸數十萬公里，相當於數個地球並列的高度。有些日珥在磁場影響下維持不動，可持續數個月到一年之久。也有些日珥會在數分鐘之內產生劇烈變化。由於在黑子的磁力線內，所以日珥的溫度也比日冕來得低。


　閃焰　

當太陽表面出現許多黑子，彼此的磁力線互相糾纏，扭曲到達頂點而斷裂，所產生的爆炸現象，稱為「閃焰」。它會在極短的時間內產生一股巨大的能量，連帶引起日冕中的帶電粒子巨量噴發，導致劇烈的太陽風暴。威力強大的日冕噴發若是朝向地球衝來，就會影響地球磁場，引發地磁風暴，嚴重干擾衛星、網路、全球定位系統，甚至電力癱瘓、停擺。而閃焰能量進入地球時，極光也會比較明顯，甚至在熱帶地區也可以看見極光。

事實上，非極地區域目睹極光，歷史上也時有所聞，被人們視為災祥異象。《盎格魯撒克遜編年史》中就曾記載，西元七七四年某日傍晚，英國天空忽然出現紅色的「十字架」，一般認為就是太陽風暴所造成的極光。西元一八五九年，太陽發生有史以來最大的閃焰事件，美國南岸的紐奧良市，出現由綠轉紅的極光，造成不小的騷動。同時間在落磯山一帶，夜空被極光的照射得異常明亮，住在山區的礦工以為已經是早晨，於是紛紛起床準備早餐。

太陽與氣候

太陽高掛天空，散發光和熱，是萬物維生的重要能源。太陽活動的變化，對地球的環境和氣候更有決定性的影響。當太陽黑子數量減少，太陽活動趨緩時，太陽亮度會比較弱，而地球也將進入極低溫期，造成嚴寒和乾旱，農作物產量銳減，各種經濟活動也將陷入停擺，引起社會劇烈變動。例如西元九世紀，太陽黑子活動減少，全球氣候驟降，位於東亞大陸北方的游牧民族開始向南遷移，造成中原漢民族極大的壓力。同一時間，北歐的維京人為了求生存，也開始大舉向英格蘭進攻。

　廣東下雪　

十六世紀中葉前後，全球進入另一個極低溫期，史書便曾記載，華南各地都出現夏天下雪、河川結冰的現象。明武宗正德年間，海南、潮州也都有「隕雪，厚尺許」的紀錄。

十六世紀後半到十七世紀前葉，明朝萬曆、崇禎年間，太陽幾乎沒有黑子，極低溫期再次來臨，全球進入極寒氣候，中國各地都傳出大旱，大旱又帶來蝗災，瘟疫等重大疾病也如影隨形，不斷循環。人民無以為繼，只能選擇離鄉背井，造成一波向東南亞、臺灣遷徙的移民潮。飢寒交迫下，有些人則選擇鋌而走險，因而出現流寇、民變等動亂，導致明朝走向覆亡。同一時間，歐洲也陷入嚴寒，幾乎不結冰的泰晤士河，竟曾有七月結冰的紀錄，甚至能在河床上踢足球、集市作買賣。

　無夏之年　

十七世紀中，太陽再度恢復頻繁的活動，全球氣候回溫，人類得以休養生息一陣子，此時中國已改朝換代，滿洲人入關，建立了清帝國，一度開創出康熙、乾隆的盛世。但這樣的榮景並沒有持續太久。十八世紀中葉後，全球氣候又因太陽活動減少而進入極低溫期，一直持續到十九世紀。

一八一二年，席捲歐洲的拿破崙率大軍征伐俄國，遭遇嚴寒大雪慘敗而歸。一八一五年，印尼森巴瓦島的坦博拉火山爆發人類史上最大規模的火山爆發，大量火山灰滯留在大氣層，阻絕了大半的日照面積，使氣候更加寒冷。一八一六年，稱「無夏之年」，北美、西歐、中國東北等高緯度地區都出現夏日霜凍，大量農作物死亡；雲南昆明連續三年下雪，嚴重飢荒；連位於亞熱帶的臺灣島，新竹以北也有冬天下雪，「冰堅寸餘」的紀錄。氣候遽變，中國各地飢荒、天災，使嘉慶、道光年間亂事不斷，清帝國自此由盛轉衰。

由此可知，太陽對地球而言，無疑是極為重要的存在，無時無刻都影響了人類的生活和歷史。有句俗話說：「人定勝天。」然而，從太陽的故事中我們可以知道，人類儘管擁有高度智慧，足以突破各種難關，但我們仍需抱持一顆敬畏的心，來面對大自然；隨時做好充足的準備，才能安然度過每個寒冬的挑戰。