银河系恰如浩瀚宇宙中的一条光带，而在这条朦胧的光带里，有一个小小的星系，它就是神秘的太阳家族。
在人类对宇宙的认识中，一直存在着唯物论和唯心论、辩证法和形而上学两种相互对立的宇宙观。中国古书中记载着关于地球运动的朴素唯物论和辩证法的观点，如“天左旋，地右动”（《春秋纬·元命苞》），“地动则见于天象”（《春秋纬·运斗枢》），“地恒动不止，人不知，譬如人在大舟中，闭牖而坐，舟行而人不觉也”（《尚书纬·考灵曜》）。
公元前3世纪，古希腊学者阿利斯塔克推测太阳比地球大，认为地球绕太阳转动，而不是太阳绕地球转动。但是，从古代到中世纪，认为地球不动且居于宇宙中心的错误观念占据了统治地位。
在中国，先后有“盖天说”“浑天说”和“宣夜说”。在西方，有“九重天”的说法，认为星辰嵌在九层水晶球上，自内向外各层水晶球上嵌着月亮、水星、金星、太阳、火星、木星、土星，第八层球上嵌着所有的恒星，第九层最高天是神灵居住处。九层天和谐地绕地球转动。后来，水晶球被圆轨道所代替。
公元前4世纪，古希腊学者亚里士多德虽然正确地推测出地球是球形的，但他认为地球是不动的且居于宇宙的中心。他还坚持天体完美论，认为天上的东西与地上的迥然不同，星星都沿着完美的圆轨道运行。为了解释行星相对于恒星时而东移（“顺行”）、时而西移（“逆行”）的现象，古希腊学者阿波隆尼提出“本轮均轮偏心模型”，认为五大行星在较小的圆轨道（“本轮”）上做等速转动，本轮中心则在一个较大的圆轨道（“均轮”）上绕地球等速转动，而地球位于偏离均轮中心处。
约在公元140年，亚历山大城的天文学家托勒密写了《天文学大成》，总结和发展了前人成果，建立了地心体系，对“本轮”和“均轮”做了一些选择，来拟合行星的运动，并编制了行星星历表，大体上与当时低精度的观测位置相符合。地心体系由于同上帝创造日月星辰和人类的宗教教义合拍，长期受到宗教统治者的庇护和利用。虽然随着社会的发展，在天文观测实践中越来越暴露出地心体系的谬误，但是，这一体系仍禁锢着人们的思想，不少人只在这一体系内修修补补。
波兰天文学家哥白尼总结和分析了前人关于日、月和行星的观测资料，并根据他自己30多年的大量观测实践，在1543年发表的《天体运行论》中提出了日心体系，即“日心地动说”。他得出结论：地球不是宇宙中心，而太阳才是宇宙中心，地球只是一颗行星，和其他行星一起绕太阳公转；日月星辰的东升西落是地球自转的反映；月亮是地球的卫星，每月绕地球转一周，同时跟着地球绕太阳公转。这是人类认识史上的一次大飞跃，把自然科学从神学中解放出来。通过实践的检验，日心地动说日益得到公认和发展。
17世纪初，伽利略用望远镜发现了木星的4个大卫星，观测到金星的盈亏等。接着，德国天文学家开普勒分析了第谷的大量观测资料，提出行星运动三定律。17世纪80年代，牛顿发现万有引力定律，从理论上阐明了行星绕太阳运动的规律。18世纪初，英国天文学家哈雷计算了许多彗星的轨道，成功地预言了哈雷彗星在1759年初的再次出现。1781年，科学家发现天王星，后来又发现天王星的卫星。1846年，在用天体力学方法推算的位置附近找到了海王星，1930年又发现了冥王星。
18世纪50年代和90年代，康德和拉普拉斯先后提出了太阳系起源的星云假说，认为太阳系有其形成发展的历史。大约50亿年前，太阳系还是一团弥漫的缓慢转动的气体云。由于其他天体的引力扰动或邻近超新星爆发的冲击波，这块气体云开始坍缩，稠密的核心变为原始太阳，周围旋转的尘粒和气体原子，形成一个薄盘——原太阳星云。
如同原始星系云会分裂为众多恒星一样，类似的物理过程也会将原太阳星云分裂为大量引力束缚的团块（星子），星子具有小行星的尺度，其中一部分就是今天的小行星和彗核，另一部分通过碰撞合并长大成星胚。这些星胚继续吸积周围的物质，像滚雪球一样最后变为大行星及其卫星。由于所有这些天体均由围绕原太阳旋转的薄盘内的物质组成，这就很自然地说明了它们的共面性和同向性。
两类行星在物理和化学性质上的差异也不难理解：在靠近太阳的内区，只有难熔的岩状物能留存下来，气体和易挥发的冰类物质都跑掉了。
所以类地行星质量较小，密度较高。在太阳系外区，由于温度低得不能使冰类物质融化，在那里可以形成质量较大、能保留住氢和氦等轻元素、密度也较低的类木行星。较大的类木行星比较小的类地行星能收集到更多的星子，因而卫星较多。行星环可能是卫星形成后留下来的原始碎片，而彗星则可能是在太阳系边界处累积起来的原始物质。
红外天文卫星发现织女星周围有尘埃环，某些恒星有小质量伴星，许多新形成的太阳型恒星周围有星云盘。这些新发现告诉我们，太阳系并不是“独生子”，它有着众多的兄弟姐妹。
科学家经过长期研究发现，在太阳系中，太阳的质量占太阳系总质量的绝大部分（99.8％），其他天体的质量总和只有太阳系的0.2％。太阳的引力控制着整个太阳系，使其他天体绕太阳公转。除了太阳之外，太阳系主要成员是八大行星（水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星），在这个意义上说，太阳系是一个“行星系”。八大行星分为性质不同的三类：类地行星（水星、金星、地球、火星）、巨行星（木星、土星）和远日行星（天王星、海王星）。太阳是有热核能源辐射的发光恒星，其他天体都没有核能源辐射（巨行星有红外辐射热源），主要被太阳光照射而发亮。
八大行星所占的空间范围，其半径不到50天文单位，即使认为在离太阳10万～15万天文单位处存在“彗星云”，将其纳入太阳系的范围，整个太阳系也只是更大的天体系统——银河系的极微小部分，离最近的恒星（半人马座比邻星）的距离有20多万天文单位。太阳只是银河系中上千亿个恒星中的一个，它离银河系中心约10千秒差距，偏离银道面北约8秒差距。太阳带着整个太阳系绕银河系中心转动。可见，太阳系不在宇宙中心，也不在银河系中心。
太阳系原定义为九大行星，2006年8月24日，国际天文学联合会决定冥王星将不再被定义为“大行星”，而是被归入“矮行星”行列，位居太阳系九大行星末席70多年的冥王星被逐出太阳系九大行星之列。至此，传统意义上的太阳系九大行星，变为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星八大行星。
迄今为止，太阳家族的秘密还没有完全解开。
太阳的起源之谜
清晨，当你站在茫茫大海的岸边或登上五岳之首的泰山，眺望东方冉冉升起的一轮红日时，一种蓬勃向上的激情会从心底油然而生。人们热爱太阳，崇拜太阳，赞美太阳，把太阳看作光明和生命的象征。“雨露滋润禾苗壮，万物生长靠太阳”这句话道出了人和地球上的生命离不开太阳。可是太阳是怎么来的呢？
太阳在人类生活中是如此的重要，以致人们一直对它顶礼膜拜。中华民族的先民把自己的祖先炎帝尊为太阳神。印度人认为，当第一道阳光照射到恒河时，世界才开始有了万物。而在希腊神话中，太阳神被称为“阿波罗”。他是天神宙斯的儿子，他高大英俊，多才多艺，同时还是光明之神、医药之神、文艺之神、音乐之神、预言之神。他右手握着七弦琴，左手托着象征太阳的金球。
要了解太阳的起源，就必须了解地球的起源，因为地球和太阳的起源是分不开的。历史上第一个科学地解释地球和太阳系起源问题的是康德和拉普拉斯两位著名学者，他们认为太阳系是由一个庞大的旋转着的原始星云形成的。原始星云是由气体和固体微粒组成，它在自身引力作用下不断收缩。星云体中的大部分物质聚集成质量很大的原始太阳。
与此同时，环绕在原始太阳周围的稀疏物质微粒旋转加快，便向原始太阳的赤道面集中，密度逐渐增大，在物质微粒间相互碰撞和吸引的作用下渐渐形成团块，大团块再吸引小团块就形成了行星。行星周围的物质按同样的过程形成了卫星。这就是康德－拉普拉斯星云说。
星云说认为，地球不是上帝创造的，也不是在某种巧合或偶然中产生的，而是自然界矛盾发展的必然结果。通过唯物主义观点，用物质的运动来说明天体的演化，星云假说起了很大的作用。
然而，由于历史条件的限制，这个星云说也存在一些问题，但它认为整个太阳系包括太阳本身在内，是由同一个星云主要是通过万有引力作用而逐渐形成的这个根本论点，在今天看来仍然是正确的。
关于地球和太阳系起源还有许多假说，如碰撞说、潮汐说、宇宙大爆炸说，等等。自20世纪50年代以来，这些假说受到越来越多的人的质疑，星云说又跃居统治地位。许多天文学家对地球和太阳系的起源不仅进行了一般理论上的定性分析，还定量地、较详细论述了行星的形成过程，他们都认为地球和太阳系的起源是原始星云演化的结果。
原始星云在万有引力作用下继续收缩，同时旋转加快，形状变得越来越扁，逐渐在赤道面上形成一个“星云盘”。组成星云盘的物质可分为“土物质”“水物质”“气物质”。这些物质在万有引力作用下，又不断收缩和聚集，形成许多“星子”。星子又不断吸积、吞并，中心部分形成原始太阳，在原始太阳周围形成了“行星胎”。原始太阳和行星胎进一步演化，从而形成太阳和行星，进而形成整个太阳系。
太阳处于太阳系的中心，是太阳系的主宰。它的质量占太阳系总质量的99.8％。所以，它有足够强大的吸引力，带领它大大小小的家族成员围着自己不停地旋转。
太阳是我们唯一能观测到表面细节的恒星。我们直接观测到的是太阳的大气层，它从里向外分为光球、色球和日冕三层。虽然就总体而言，太阳是一个稳定、平衡、发光的气体球，但它的大气层却处于局部的激烈运动之中。如：黑子群的出没，日珥的变化，耀斑的暴发，等等。太阳活动现象的发生与太阳磁场密切相关。太阳周围的空间也充满从太阳喷射出来的剧烈运动着的气体和磁场。
太阳目前功能还没有尽失，还会保持相当久远的时间。可是总有一天太阳也会熄灭并且解体，但是，在太阳的这个位置上还会产生超新星，就是新太阳了，还会生成很多新的行星，还会产生人类这种生命。新太阳太热时，人类的产生会在远离太阳的行星上；新太阳变凉时，人类的产生就会在离太阳较近的行星上。
随着科技的进步，人们对地球和太阳系起源的认识已经达到了相当深的程度，但是这种认识还很不完善，仍然存在着许多疑点和问题，有待我们进一步去探索和研究。
太阳的年龄和能量
《圣经》中记载：上帝说要有光，于是宇宙中就充满了光明。上帝认为要有日月星辰，天空中就出现了太阳、月亮和群星。此后，上帝又创造出人类的鼻祖——亚当和夏娃，以及形态各异的动植物。
无神论者对上帝创造宇宙最有名的批驳是：为什么在日月星辰这些发光体诞生前光就存在了？光是谁发出的？太阳系的年龄究竟有多大？
我们知道，树的年龄可以从年轮的条纹数来确定；马的年龄可以从它们的牙齿来数出，如果太阳系中也存在与上述类似的有助于确定其年龄的某些标志或迹象，我们就能够知道太阳系的年龄。
1847年，德国物理学家迈尔提出“能量守恒定律”。能量既不能无中生有，也不会凭空消失，它只有从一种形式转化为另一种形式。
那么，太阳的能量是从哪儿来的呢？
假定太阳是一大堆普通的火，而它完全由碳和氧组成，那么为了维持它目前的发光速率，这堆巨大的混合物只消几千年就会焚烧殆尽。
另一种可能是陨星撞击太阳时的动能转化成热和光。倘若事实果真如此，那么由于陨星的积累，30万年后太阳的质量就会增加1％。这样它的引力就会逐渐增强，地球的公转就会因此而变快，地球上每一年时间的长度就会比前一年缩短2秒钟。可是实际上并没有发生这样的情况。
此后，科学家设想太阳本身的物质在向中心沉落，因此太阳在不断收缩。向中心运动的能量将转化为热和光，而且太阳的质量并不改变，也不会影响地球年的长度。假定开始时太阳的物质布满了地球轨道以内的整个空间，那么经过1800万年，它就会缩成目前的大小。科学家断定，地球一定在1800万年之前就从当时那个“胖”太阳的表层物质中形成了。
然而，地质学上的许多证据却表明，某些地质变化经历的时间远远超过1800万年。这又是怎么一回事呢？
1896年，法国物理学家贝可勒尔发现了“放射性”，它与原子核的变化有关。不同的原子核拥有不同数量的质子和中子。由一种原子核变成另一种原子核的过程叫做“核反应”，由此产生的能量就是核能。
1905年，德国物理学家爱因斯坦提出了“狭义相对论”。它有一个结论：质量乃是极端集中的能量形成，很少的质量就能转化为巨大的能量。假如太阳的能量源自某种核反应，那么为了确保它像现在这样发光，就必须在每一秒钟内将460万吨物质转化为能量。这个数字听起来好像很大，但是与太阳本身的巨大质量相比却微不足道。因此太阳有生以来差不多一直就像今天一般大。
放射性还可以用来测定地球的年龄。例如任何数量的铀都要经历45亿年才会有一半衰变为铅，因此测定一块含铀岩石中有多少铅，就可以推算出组成该岩石的那些铀原子的衰变过程已经持续了多久。
现在看来固态地壳大概已经存在了46亿年。在此以前，地球可能是正在缓缓凝聚的物质，也可能以熔岩的形式存在。
太阳的年龄至少也得像地球一般大，或者还要更老一些。核能是否能在这么长的时间内始终维持太阳的光和热呢？倘若能够的话，它的核燃料又是什么？是铀的放射性衰变吗？
天文学家们在研究太阳的光谱线时发现，太阳大约有7l％是氢，27％是氦，所有其他元素的含量都微乎其微。因此，太阳的能量来源必定涉及氢与氦的变化，其他任何元素的含量都太少，都不足以满足这方面的要求。
氢原子核就是一个质子。氦原子核由2个质子和2个中子组成。4个氢核可以通过“核聚变”而合成一个氦核（当然，这时就会有2个质子转变成为中子）。氢弹的能源正是这种聚变过程。如果它也是太阳的能源，那么我们就可以把太阳看成一个硕大无比而永远在爆炸着的氢弹。不过，它自身的强大引力使它不至于被炸得粉身碎骨。
如果太阳在一开始时是纯氢的，那么它大约要花200亿年的时间才能形成目前这么多的氦。不过，天体物理学家们已经证明，太阳在一开始就含有相当数量的氦，由此推算出它的年龄是50亿岁左右。
科学家估计，再过50亿年，太阳的大部分氢会聚合成较重的氦，氦需要更高的温度，才能聚合成碳，因氦较重，其引力会更强，使太阳中心压力加大，当气体压力增高时，按气体定律，温度就会自动提高，当太阳大部分是氦时，其中心温度会增高到现在的10倍，达到1亿摄氏度时，氦就聚合成更重的碳，然后因引力会产生更高的温度而将碳聚合成氮。如此重演累进到氧等更重的物质，一直到铁，在高温中，所有物质都成为气体。
当太阳的氦开始聚合时，它将成为一个巨大的氦原子弹而爆炸，使直径扩大100多倍。因膨胀过大，其表面温度反而会降低，使太阳表面的颜色从现在的高温白色变成低温的红色，成为一颗“红巨星”。一旦太阳没有热能来源时，它会开始冷却坍缩，坍缩到最后会使太阳中心具有很高的压力。高到将原子外层电子壳压溃，使电子不再在核子外旋转，电子与核子成为没有规则结构的高密度混合物，这时太阳就成为一颗“白矮星”，以后渐渐冷却暗淡，成为“黑矮星”。至此，太阳的活动就彻底结束了。
如果一颗恒星有10倍太阳的质量，聚合过程中温度会升高得很快而引起“超新星爆炸”，大爆炸的中心会形成一个密度极高的中子星。如果一颗恒星有太阳30倍以上的质量，大爆炸的中心则有可能形成一个黑洞。
当太阳成为一颗红巨星时，它的直径增加到现在的100多倍。从地球上看，白天太阳几乎占满了天空。这情形是很吓人的。虽然太阳表面温度低了一些，但因太阳面积增大了几万倍，离地球又近，太阳照到地球上的能量过多使地面太热，地面的水变成蒸汽，海洋成为沙漠，人类就不可能生存了。
关于太阳年龄能量的研究还在进行，科学家的推论还必须经过实践的检验，到底太阳会不会消失，地球最后还能不能适合人类居住，一切还有待科学的进一步发展去揭开谜底。
太阳黑子之谜
太阳就像一个火球，散发着耀眼的光芒，其表面的活动现象非常复杂，也相当丰富多彩。太阳黑子是人们最早发现也是最熟悉的一种发生在太阳光球表面的活动现象。
太阳的表面并不是无瑕的，有时也会出现或多或少的黑斑，这就是太阳黑子。我国对黑子的观测源远流长。《汉书·五行志》中记载：“汉成帝河平元年三月乙未，日出黄，有黑气大如钱，居日中央。”据专家考证，乙未应为己未。这指的是公元前28年5月10日的一次大黑子，这条记录不仅说明了黑子出现的日期，还描述了黑子的大小、形状和位置。
其实，早在公元前140年前后成书的《淮南子·精神训》中就有“日中有蹲鸟”的记载，蹲鸟就是黑子。甚至追溯到3000多年前的殷代，殷墟出土的甲骨文中也不乏太阳黑子的记录。
近些年来，我国天文工作者从公元前781年到1918年约2700年的历史典籍中，查出数百条有关黑子的记载。
欧洲人观测太阳黑子开始于意大利天文学家伽利略。1610年，伽利略用望远镜在雾霭中观察太阳，并看到了太阳黑子。与他同时使用望远镜观测太阳黑子的还有德国的赛纳尔、荷兰的法布里修斯和英国的哈里奥特。
从肉眼直接观测到使用望远镜观测，标志着人类对太阳黑子现象的研究逐渐走向科学阶段。
太阳黑子看上去是黑的，实际上并不真是黑的，它们也是炽热明亮的气体，温度平均4527摄氏度左右，但比太阳光球温度5727摄氏度要低多了，显得黯黑了。
黑子的大小很悬殊，大的直径可达20万千米，比地球的直径还要大得多，小的直径只有1000千米。大黑子一般都由本影和半影组成。本影是黑子中间最黑暗的部分，温度只有4127摄氏度。半影是外面一圈不太黑的部分，温度大约5227摄氏度。较大的黑子经常是成对出现，并且周围还常常伴有一群小黑子。黑子的寿命也很不相同，最短的小黑子寿命只有两三个小时，最长的大黑子寿命有几十天。黑子的数目有时多，有时少。黑子大量出现的期间，还会伴随着其他一些现象出现，叫太阳活动峰年；黑子很少的期间，叫太阳活动谷年。两个峰年之间的周期平均为11年，历史上记录的最长周期达到17.1年，最短的周期只有7.3年。
1904年，英国的天文学家发现，在每个11年周期中，黑子先在日面中纬度地区出现，然后逐渐向低纬度方向移动，直到赤道附近。
太阳黑子的本质是什么？它们是怎样形成的？
科学家认为，太阳黑子起源于太阳内部磁场与太阳较差自转相互作用的结果。太阳自转时，太阳赤道附近的自转速度比高纬度区域的自转速度要快一些。太阳赤道附近的自转周期是25天，南北纬30度的自转周期是26.3天，南北纬45度的自转周期是26.9天，被称为较差自转。由于太阳的较差自转，太阳赤道地区表面以下的磁力线就会变长。太阳自转一次磁力线就拉长一点儿，多次自转以后，磁力线就会绞在一起成为磁力线的纽结。磁力线形成纽结后，磁场强度猛增，其结果就使这些磁力线纽结从太阳的表面以下浮到了太阳的表面上。磁力线纽结的强大磁场又抑制了从下往上辐射的光和热。结果这一部分的温度就比周围低，看起来就比周围黑。太阳黑子就形成了。太阳黑子就是太阳表面的局部强磁场区。而其他形形色色的太阳活动现象，都是太阳表面活动区的强磁场与太阳大气中的电离气体相互作用的结果。
太阳黑子的活跃程度对地球也有一定影响。科学家可以通过太阳黑子的周期变化预测地震、厄尔尼诺现象等。
地球上级别较低、破坏力较小的地震是经常发生的。太阳黑子对于级别高、破坏力大的地震，特别是对其高发期的预测则显得十分重要。根据各种天文因素变化预测，2007年6月会较集中地发生几次7级以上的地震。如果发震时有较大的太阳黑子出现，则震级会相应提高，发震次数也会增加。如果在2007年11月至2008年2月有大彗星过近日点，那么这个时段及延后的一年时间里将会出现强地震高发期，8级左右地震会有多次发生。如果没有大彗星过近日点，那么这一时段7级以下地震则较多。
相关研究发现，厄尔尼诺现象的发生与太阳黑子高峰期、大彗星出现、行星、地球所处黄道面位置相关。基于上述的认识，科学家预测在2007年1～10月份将不会有强厄尔尼诺事件发生，而2008年（上半年）则有可能出现强厄尔尼诺现象。如果在2007年11月至2008年2月有大彗星过近日点，那么此时段将定会有强厄尔尼诺事件发生，其高峰期则会出现在2008年的1～2月份。
除此以外，科学家们通过对树木年轮的研究，发现在过去的11400年里，共有31次太阳黑子活动频繁期，每次平均持续30年。其中最长的一次持续了90年。这些结论的得出有助于科学家对我们目前所处的这次黑子活动频繁期的持续时间进行推测，从而更深入地研究太阳黑子的活动对地球的影响。
美妙的日食之谜
在漫长的历史长河中，由于对日食认识的局限，曾经出现过无数神话与传说，而不同时期的统治者也曾出于需要，散布和渲染过种种恐惧的说法。
关于日食，传说认为是妖怪吃掉太阳。墨西哥印第安人每次见到日食，女人都歇斯底里地惊叫，他们认为这是魔鬼即将降临世间吃掉人类的信号。斯堪的纳维亚人部族认为日食是天狼食日；越南人说它是只大青蛙；阿根廷人说它是只美洲虎；西伯利亚人说它是个吸血僵尸；印度人则说它是怪兽。
美国的奥吉布瓦印第安人在日食发生时会向天发射带火焰的箭，意图是“再度点燃”太阳。日本历史上曾有规定：在日食当天可停止工作，囚犯可获大赦。日食甚至曾令一次古代战役以和解告终。古希腊历史学家希罗多德如此著述：公元前585年吕底亚人和米提亚人交战，决战当天战场上空突然发生日食，双方见状，马上宣布休战，重建太平盛世。
人们不禁要问，日食究竟是怎样产生的呢？日食现象发生的原因与月食相同，只不过是当月球运动到地球和太阳中间，月球的黑影落到地球上，处在黑影中的人们就会看到日食现象了。日食只能发生在“朔”时，因为只有那时月球处于地球和太阳之间。与月食相同，也不是每次朔时都会发生日食，而只有当日、月、地三者处于同一直线上才可能发生。
由于月球的影子比较小，月球与地球之间的距离又不是固定不变的，所以月球影子有时不能到达地球，而它的延长部分才能到达地球。月球落在地球上的影子分为三种，本影、半影和伪本影，本影是一点阳光也得不到的部分，半影是在本影周围可以得到一点阳光的部分，伪本影则是本影的延长部分。
本影扫过的地方可见日全食，半影扫过的地方可见日偏食，伪本影扫过的地方可见日环食。日环食即太阳被月影遮得只剩最外面的一圈光亮了。虽然地球上每年都会发生日食，可是因为月球的本影很小，月球本影扫过的地带也很窄，所以每次日全食发生时，只有在地球上很窄的全食带内才能看到这壮观的天象。同一个地方大约每隔300年才能看见一次日全食。日全食现象非常美丽壮观，因此每次日全食发生时都有许多人千里迢迢赶到那里去观测或欣赏这难得的天象。
日全食绝不是什么罕见的事情，大约每一年半就在世界的某个地方发生一次日全食。由于地球和月球都在运动，所以月球的影子以很快的速度扫过地球表面。在投影扫过的区域内，人们就可以看到日全食。扫过的这片长条形区域成为全食带。由于全食带很窄，一般仅有200千米左右，所以对于在地球上某一特定区域的人们来说，要约300年才能见到一次日全食。
日全食比月全食更美丽、更壮观。光芒万丈的太阳，突然被月亮的黑影遮挡了，黑影一点点扩大，最后把整个太阳都遮住了。日全食发生了，好像黑夜骤然降临，凉风习习，飞鸟归巢。“黑太阳”的四周呈现出平常看不见的太阳大气部分，红色的色球层的上面还跳动着火焰般的日珥，色球层外面包围着白色珠光般的日冕。这美妙而壮丽的景象仅仅能维持几分钟，月影就慢慢地退出了。就在月影刚刚遮住太阳以及开始退出的那一瞬间，还会出现耀眼的倍利珠。这就是罕见的日全食奇观。
在全食期间，人们就可以看到太阳的外层大气。这层大气称为日冕，颜色像白色的珍珠，有纤维状的羽毛似的特征物。难怪古埃及人把太阳看作是有翼的。有可能是他们在观察了日全食后来这样推测的。
如果你用天文望远镜或双筒望远镜，你就会看到日冕中奇妙的景色。很可能在太阳的边缘看到粉色的日珥。日冕和日珥都是太阳活动的重要特征。偶尔还能看到亮粉色像喷泉似的日珥从太阳黑子的边缘喷出。在日食发生的几分钟内，这些日珥看上去是不动的。环绕在太阳周围的日冕本身，就是太阳激烈活动的结果。
在全食期间，人们通常会看到日冕延伸到2个或多个太阳半径的地方。一次日食和另一次日食时人们所看到的日冕的形状是不同的。我们已经知道，日冕中有一种簇状的结构是由太阳内部及太阳黑子处的强大磁场引起的。在太阳黑子极小期，它在赤道处表现为长条状，在两极为刷子形的纤维状。在太阳黑子极大期，日冕几乎呈对称分布，有点儿像大丽花花瓣的形状。
人类从未停止对宇宙空间探索的脚步，随着科技的不断进步，日食之谜将会更加清晰地展现在世人的面前。
绰约多姿的日珥
看见过日全食的人，一定还记得那短暂而又壮丽的景色——“黑太阳”的周围镶着一个红色的环圈，环圈上跳动着鲜红的火舌。
这种火舌状物体叫做日珥。
日珥是突出在日面边缘外面的一种太阳活动现象。日珥出现时，大气层的色球酷似燃烧着的草原，玫瑰红色的舌状气体如烈火升腾，形状千姿百态，有的如浮云，有的似拱桥，有的像喷泉，有的酷似团团草丛，有的美如节日礼花，而整体看来它们的形状恰似贴附在太阳边缘的耳环，由此得名为“日珥”。
日珥的上升高度为几万千米，大的日珥可高于日面几十万千米，一般长约20万千米，个别的可达150万千米。日珥的亮度要比太阳光球层暗弱得多，所以平时不能用肉眼观测到它，只有在日全食时才能看到。
日珥是非常奇特的太阳活动现象，大多数日珥物质升到一定高度后，慢慢地降落到日面上，但也有一些日珥物质飘浮在温度高达200万摄氏度的日冕低层，既不附落，也不瓦解，就像炉火熊熊的炼钢炉内居然有一块不化的冰一样奇怪。而且，日珥物质的密度比日冕高出1000～10000倍，两者居然能共存几个月，实在令人费解。
日珥是太阳色球层上一种经常性的而且十分美丽壮观的活动现象。日全食难得一见，怎么样才能在平时也能观察色球研究日珥呢？
天文学家利用日全食的机会，通过对太阳色球闪光光谱的观测，发现太阳色球层有几种特有的很强的辐射。最强的一种辐射是氢原子发射的波长为656.28纳米的红色光，简称色球的Hα谱线辐射，其次还有电离钙发射的波长为393.37纳米的深紫色光，简称K谱线，还有波长为396.85纳米的H谱线等。
太阳光球层的温度比色球层低，光球在这几个波长处的辐射几乎为零。天文学家利用色球层的这一特点，制造出色球望远镜。他们将只允许656.28纳米波长透过的滤光器安装在太阳望远镜的后部。在望远镜的目镜里就看见了红色的太阳色球，好像一个熊熊燃烧的大火球，一个个鲜红的火舌在上面跳动，非常美丽壮观。日珥分为宁静的、活动的以及爆发的三大类。宁静日珥比起另外两种日珥来，显然不够活跃，变化比较缓慢，一般能够在日面存活几天时间，因此能够经常看到宁静日珥。有时宁静日珥甚至可以形状丝毫不变地在日冕中存在数月之久。
活动日珥比宁静日珥活跃得多，总在不停地变化。它们像喷泉一样，从太阳表面喷出很高，又沿着弧形轨迹慢慢地落回到太阳表面。也有的日珥喷得很快很高，但它的物质不再落回到日面，而是抛入了宇宙空间。
最壮观的还数爆发日珥。爆发日珥发生的时候，以700多千米／秒的高速将物质喷发到日冕中，高度达几十万甚至上百万千米，蔚为壮观。天文学家观测到的一次最大的爆发日珥，上升高度竟然高达157万千米，而太阳的直径为139万千米，其上升高度竟然大于太阳光球直径。
观察过日珥的人可能会发现，日珥都出现在日面的边缘。可并不是日珥仅仅出现在日面边缘。发生在日面当中的日珥，由于与背景为同一种颜色，所以我们看不出它们的存在。但是，我们可以看见它们在日面上的投影，是一些暗黑的条状物，叫作暗条。当这些暗条随着太阳的自转到达日面的边缘时，我们就能看见这些日珥了。
天文学家通过色球望远镜对太阳色球和日珥进行观察和拍照。日珥绰约多姿，变化万千，有的像浮云，有的像喷泉，有的像篱笆，还有的似圆环、彩虹、拱桥，等等。日珥的大小不一样，一般高几万千米，大大超过了色球层的厚度。日珥主要存在于日冕层当中，通过对日珥光谱的分析和研究，已经知道它们的温度大约为7000摄氏度。
日珥的物质密度比日冕大几千倍甚至上万倍，它们的确是色球层里的物质。日冕的温度高达100万摄氏度～200万摄氏度，是什么原因使得温度大约6700摄氏度的日珥能在如此高温状态下长期存在呢？它们是怎样产生的？
至今，这都是一个未解之谜。有很多天文学家都认为是太阳磁场和日珥磁场的作用，导致了日珥的产生和存在。但是，究竟是怎么回事，还需要进一步的探索。
行星的形成之谜
“行星”这个说法起源于希腊语，原意指太阳系中的“漫游者”。近千年来，人们一直认为水星、金星、地球、火星、木星和土星是太阳系中的标准行星，后来加盟的天王星、海王星和冥王星也一并被视为行星，通称太阳系“九大行星”。
然而，随着科技手段的更新，新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。2006年8月，国际天文学联合会大会通过了决议，对“行星”重新进行了定义——“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。
即便前两个条件满足，但还没有清空自身轨道附近区域的天体就不叫行星，而起新名字为“矮行星”。矮行星定义特别指出，矮行星不是一颗卫星。
此次大会决议将行星和太阳系中的其他天体定义为三类，即行星、矮行星和“太阳系小天体”。原九大行星除冥王星外的水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星八大行星依然被称为“行星”。在20世纪之后陆续发现的冥王星、谷神星、齐娜星被称为“矮行星”。
众所周知，人类所在的地球是一颗行星。但人类对行星的了解却很浅薄。人类已经观测到的天体，大部分是恒星，而很少有行星。行星究竟是怎样形成的，它们又会经历一个怎样的演化过程？
以前有的科学家认为，行星可能具有抵抗最终被恒星吞噬命运的力量，太阳系包括太阳、地球和另外8颗行星（2006年以前）。整个太阳系是由散布在太空里的大团气体和各种微粒物质在旋转中形成的。中间大团的物质和气体以太阳为中心聚拢起来，分别形成了地球和其他八大行星（2006年以前）。
多年以前，天文学家就曾提出了产生行星的基本方法：一团星际分子云（其组成成分基本上是低温气体和尘埃）轻轻摇动，等星际分子云各种成分逐渐停止运动以后，这团原始星云就会因自转而改变成盘状。这是因为原始星云在自转的同时还会在自身引力下不断坍缩。这样星云盘中心的密度便会变得越来越大，并最终引发核聚变——形成恒星。而处于原始星云边缘含有的大量尘埃和气体则形成了行星。可是，这些微小的尘埃为什么不会跌入恒星的“圈套”而闹起了独立呢？它们与恒星是如何分家的？这些微小尘埃又是如何形成一个巨大的行星呢？
研究者发现，类似地球一样的岩质行星（表面是岩石固体）是由围绕在新生恒星的星云尘埃组成的。随着时间的推移，星云尘埃聚集形成更大的物体，不过它们最终却要迎接来自吸积盘内逆风的干扰。这些物质碰见了逆风，最终被拖近恒星，并成为恒星的一部分。
科学家的计算机模型显示，星云尘埃因重力聚集在一起，最终可能形成行星。吸积盘中的“暴动”能使得尘埃物质进入一个高压的区域，这样就足以抗击逆风的干扰。因此，尘埃就又能与气体结合，并保存能量，留在轨道上，而不是被拖引到孕育恒星的吸积盘中。
看到这里，人们不禁要问，水是如何进入行星的呢？
科学家发现，恒星系统中含有大量的水蒸气。如果将其中所有的水蒸气汇在一起，将是地球海水总量的5倍之多。更为奇妙的是，水蒸气正在从该恒星系统的出生气团中倾泻而出，进入很可能正在孕育行星的灰尘团中。
相反，有的科学家则认为，行星是通过吞食其他天体而形成的。
科学家在观测中发现，一颗名为“玛蒂尔德”的小行星漆黑如炭，呈不规则球体，半径为52千米，它在火星和木星之间围绕着太阳转，星体由多孔隙性的岩石和尘埃组成，所以它似乎能够像沙包吸收拳击的力量一样，吞食掉天空中的流星体。科学家认为，这颗小行星是太阳系形成初期的原始残留物。
行星究竟是怎样形成的呢？迄今为止还没有确切的答案。
靠地球最近的行星——金星
在黎明的时候，东方地平线上有时会看到一颗特别明亮的“晨星”，人们叫它“启明星”；而在黄昏时分，西方余晖中有时会出现一颗非常耀眼的“昏星”，人们叫它“长庚星”。这两颗星其实是一颗，即金星。
金星，中国古代称之为太白或太白金星。它是全天中除太阳和月亮外最亮的星，犹如一颗耀眼的钻石，于是古希腊人称它为阿佛洛狄忒即爱与美的女神，而罗马人则称它为维纳斯美神。天文学上金星符号，即美神梳妆打扮时用的宝镜。
金星是太阳系的八大行星之一，按离太阳由近及远的次序是第二颗。它是离地球最近的行星。
尽管是地球的“近邻”，人类对于金星的了解却并不比其他行星多。
金星像月亮一样有圆缺朔望的变化。金星被称为地球的孪生姐妹，这是因为它们在外表上有不少相似之处，金星周围也有大气和云层。金星的半径约为6050千米，只比地球小400千米；体积是地球的0.88倍；质量约是地球的4／5；平均密度略小于地球。因此，以前有人推测，金星的化学成分和表面的物理状况与地球相似，金星上发现生命的可能性甚至比火星还要大。
随后，科学家发现，金星的大气层厚重浓密而奇特，其主要成分为二氧化碳，占97％以上。金星的大气密度是地球的100倍，其大气活动剧烈，大气层中有频繁的闪电和雷暴。金星基本上没有磁场。它的地势比较平坦，但地貌复杂，其内部结构从理论上可推出应与地球类似。但后来的着陆探测证明，金星是个奇热、无水、任何生命都无法存活的世界，金星和地球只是一对形同神异的姐妹。
金星和水星一样，是太阳系中仅有的两个没有天然卫星的大行星。金星的公转轨道很接近于正圆，且与黄道面接近重合。其公转周期约为224.7日，但其自转周期却为243日，也就是说，金星的“一天”比“一年”还长。金星是太阳系内唯一逆向自转的大行星。
金星有可能是太阳系行星中最热的一颗，表面平均温度达到了470摄氏度。而且浓密的云雾和二氧化碳使金星上的温室效应让人窒息。
金星表面的温度最高达447摄氏度。为什么会这样热？
温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应。金星上的温室效应强得令人瞠目结舌，原因在于金星的大气密度是地球大气的100倍，且大气97％以上是“保温气体”二氧化碳。同时，金星大气中还有一层厚达20千米～30千米的由浓硫酸组成的浓云。二氧化碳和浓云只许太阳光通过，却不让热量透过云层散发到宇宙空间。被封闭起来的太阳辐射使金星表面变得越来越热。温室效应使金星表面温度高达465～485摄氏度，且基本上没有地区、季节、昼夜的差别。它还造成金星上的气压很高，约为地球的90倍。
金星与月球一样本身并不发光，金星的光辉来自金星表面反射的太阳光。金星也像月球一样会出现周期性的圆缺变化，这是由于金星、地球和太阳的相对位置在不断变化，从地球上看到的金星被太阳照亮的部分有时多些有时少些，这就叫位相变化。事实上，凡是位于地球公转轨道以内的行星（如水星）都有这种变化。17世纪初，伽利略发现了金星的位相变化，从而为哥白尼的日心体系提供了一个强有力的证据。
金星有凌日现象，它以两次凌日为一组，两次凌日间隔8年，但两组之间的间隔却长达100多年，因此金星凌日是百年难遇的。凌日是地内行星圆面经过日面的现象。水星和金星距离太阳比地球距离太阳近，在绕日运行过程中有时会处在太阳与地球之间。这时，地球上的观测者可看到一小黑圆点在日面缓慢移动，这就是凌日现象。
金星凌日看起来就像太阳面庞上的一颗黑痣。英国天文学家哈雷曾提出利用观测凌日可得出精确的日地距离。俄罗斯天文学家在1761年观测金星凌日时发现了金星大气。19世纪，天文学家通过观测金星凌日成功地得出日地准确距离。
炎热、昏暗，一片荒漠且充满了暴风，气压比地球上高出近100倍。诸多特征使得科学家们对金星的探测工作困难重重。然而，围绕在金星上的诸多谜团，这些因素令科学家始终无法放弃对它的探索。
2006年4月，经过科学家不断的努力，终于有了新发现。通过欧洲航天局发射的“金星快车”探测器发回的照片，科学家惊讶地发现，金星被浓厚的云层完全笼罩，云层的厚度超过20千米。金星南极地区上空竟然有深色的旋涡状结构，周围还有大团苍白的云在旋转。
科学家从未停止过对金星的探索，相信在不久的将来，金星的奥秘将会一一被揭开。
金星大海之谜
人们曾经一度认为，金星上有大海，可是，究竟有没有呢？
什么是“海”？在现代人观念里，是指“大洋靠近陆地的部分”，但在古人的认识里，类似于海的大湖也叫做“海”，“里海”“青海”“洱海”之类名称传承至今。
海又被称为“大海”，是指与“大洋”相连接的大面积咸水区域。通常大型内陆盐湖、没有与海洋连通的大型咸水湖泊如里海、加利利海是“海”。海分为边缘海、内陆海和陆间海。
金星上真的有海吗？它又是怎样形成的呢？
因金星同地球有相似的自然条件，大小、质量和密度都差不多，同时还有含水汽的大气。所以人们推测，金星上可能有大海，如果有大海的话，就可能有生物存在。
在20世纪70年代，前苏联的“金星号”系列飞船在金星上着陆，推翻了金星上有大海的假说。尽管金星上有许多与地球相似的地貌，如平原、峡谷、高山、沙漠。
尽管如此，人们对金星上的大海并不死心，到了20世纪80年代，这一问题又被提出来了。
美国科学家认为金星上确实存在过大海，不过后来又消失了。究其消失的原因，却没有统一的答案。
有的科学家认为，可能是太阳光将金星上的水蒸气分解为氢和氧，氢气因重量轻而纷纷背叛了金星。
还有人认为，在金星的早期，它的内部曾散发像一氧化碳那样的还原气体，由于这些气体与水的相互作用，把水分消耗掉了。
甚至还有科学家主张，可能是由于金星上大量的火山爆发，大海被炽热的岩浆烤干了。还有一种可能是，水源来自金星内部，后来又重新归还原处。
近来，美国科学家又提出了新的看法。他们认为，太阳的早年并不像现在这样亮和热，太阳每秒的辐射热量要比现在少30％，金星的气候也就不像现在这样热了。有了适宜的气候，大海也就应运而生，生物也就有可能在大海里繁衍生息。可后来，太阳异常地热了起来，加上金星一天等于地球117天的缓慢运转。经不起烈日的酷晒，金星上的大海就这样被烤干了。
这种观点又在发表不久后被推翻，因为后来又有人对金星大海提出了不同的看法。有人认为，金星根本就不曾存在过大海，经金星探测器的探测表明，金星大气是由不断进入大气层的彗星核造成的。1986年空间飞船通对哈雷彗星的探测表明，彗星核的主要成分是冰水。
究竟，金星上有没有过大海？它是怎么形成的？又是怎么消亡的？看来金星大海问题又成了一个意见不统一的未解之谜。
卫星最多的行星——木星
木星堪称太阳系内第一大家族，至少有58颗卫星环绕在周围，而且它的这些卫星大多都是近来几年才发现的。木星4颗最大的卫星，最早由伽利略于17世纪发现，技术的发展，使得科学家们在太阳系行星周围观测到的卫星数量不断增多。土星曾经被认为是太阳系中卫星总数最多的行星，目前已知的土星卫星有30颗，但是它最终还是将这一名号拱手让给了木星。
木星是太阳系中最惹人注目的一颗行星，它因为个儿最大而位居大行星八兄弟中老大的地位。它的亮度仅次于金星。中国古代把它叫作“岁星”，用它来纪年，因为人们已经知道它的公转周期近于12年。
木星直径约为14.3万千米，是地球直径的11.25倍，体积为地球的1316倍，而质量为所有其他行星的2.5倍。木星的平均密度相当低，仅1.33克／立方厘米。其绕太阳公转一周约12年，而自转一周仅要约10小时。由于它自转太快，致使星体变扁，其赤道半径与极半径相差5000千米之多。木星没有固体外壳，它是一颗由液态氢组成的液态星球。
木星内部是由铁和硅组成的固体核，称为木星核，温度高达30000摄氏度。木星核的外部绝大部分是氢，液态的氢分子层与液态的金属层合称为木星幔。木星幔的外面是木星的大气层，其大气厚度有1000千米，几乎全由氢和氦构成，只有微量的甲烷、氨和水汽。木星大气中的甲烷具有吸收紫外线的作用。木星大气中还有十分强烈和频繁的闪电现象，平均每年约有250次。木星大气浓密，有一系列与赤道平行的明暗交替分布的云带，亮区的云层由氨冰组成，颜色鲜明，叫作带；暗区的云层由氨化物组成，叫作带纹。氨化物有各种颜色：白色、橙色、褐色，但大部分是红棕色。
木星大红斑之谜
从地球上看木星，总放射着金色的光芒。表面有许多连绵不断而明亮的条纹，以及奇妙的大红斑点。
地球人观测位于木星南半球的大红斑已经有300多年了。大红斑差不多有两个地球那么大。
大红斑是由反时针旋转的高压云形成的巨大旋涡。它之所以呈现红色，是因为云下层的磷化氢升到上空，受到太阳紫外线照射而转化为磷的缘故。大红斑是如何形成的呢？目前科学家还不清楚。
为解开木星之谜，美国于1989年10月18日发射了“伽利略”木星探测器，开始了对木星的专门探索。“伽利略”木星探测器对科学界意义重大，因为科学家认为，了解木星有助于揭开行星系统的起源之谜，找到太阳系形成和演化的过程。
1994年7月22日，“伽利略”到达距木星l亿多千米的地方，观测到了苏梅克－列维9号彗星的碎片与木星相撞的壮观景象，并发回了第一张相撞的图像。它还捕捉到最后一块彗星碎片撞击木星的情景。这在当时轰动了全球。
1998年10月，“伽利略”发现木星的两颗卫星上存在海洋，因而很可能有生命。
大红斑是木星大气的形态，就像地球空中的云彩。科学家利用大红斑准确地测量出木星自转的周期。人们还在观测中发现，大红斑的颜色有时很浓，有时较淡，淡得人们只能隐约看到它的轮廓。大红斑在纬度方向上还有漂移运动，因此大红斑不是固态的物质。
科学家观测发现，大红斑是一个庞大的气旋风暴，类似于地球上的台风，也类似火星上的尘暴，但它的规模要大得多，持续时间也长得多。除了大红斑之外，木星上还存在一些小红斑。
关于大红斑的成分，有人认为，上升的气流形成云后，云层中的放电现象造成了大红斑。也有人推测，大红斑呈红色是由于气流中有红磷化合物的原因。大红斑的形成原因到底是什么，科学家一直争论不休。
木星大黑斑之谜
一个多世纪以来，木星中部的大红斑一直被认为是木星上面积最大的特征区域，如今，大红斑将不再独自称雄，人们在木星北极又发现了大黑斑。
美国喷气推进实验室的研究人员在1997年就已经注意到了木星大黑斑。当时，在一张由哈勃空间望远镜拍摄到的木星紫外线照片上，他们就注意到了一块黑云。
2000年“卡西尼”号太空探测器经过木星北极上空。起初，“卡西尼”拍摄到的也只是通常的北极云，没有什么特殊的东西。然后，黑斑浮现出来了。在几个星期之内，“卡西尼”号太空探测器的紫外线照相机观测到黑斑在不断地扩大，达到和大红斑一样的大小。它盘旋着，变化着形状，逐渐变暗，直到“卡西尼”远离木星。
短暂的大黑斑说明了为什么哈勃空间望远镜只观测到一次。如果“卡西尼”早到或者迟到两个月，也许就什么也看不到了。这次“卡西尼”获得了整整11个星期的观测资料，从中可以得出一些结论：大黑斑与大红斑完全不一样。大红斑的根基很深，是一个高压暴系统。其根源远在表面云顶之下的对流层。而大黑斑看起来则很浅，只限于发生在上面的同温层。由此，科学家推论，大黑斑可能只是木星北极光的一种副产品。
木星的北极光和地球的北极光原理一样，当有电子或离子雨落到极区的时候，就会使被它们击中的大气发出辉光。只是木星的北极光强度要比地球上的强千百倍。而且，在地球上，极光常常是由太阳风粒子激发的。太阳风当然也可以在木星激发极光，但其实木星本身就会使北极光非常活跃。
在卡西尼拍摄到的彩色图中，木星只是中央的小黑点。在太阳系中，木星磁层可算得上最大，甚至比太阳本身还要大。木星的磁场容纳了大量带电粒子，这些带电粒子多来自火山爆发。木星的大卫星木卫一上面就有很多活火山。火山喷发的热气体中有很多带电的硫离子和氧离子，它们充斥了木星的磁层。当木星本身和它的磁场以11小时的周期自转的时候，就会使这些带电粒子向极区加速。因此木星上的极光总是活跃的。
那么，现在的大黑斑又是怎么回事呢？
研究人员认为，撞击木星大气的高能带电粒子不仅会激发极光，还会击碎大气中的甲烷。木星上的甲烷比地球上要多得多。碎裂了的甲烷会与大气中的氢结合而形成乙炔。乙炔又会与大气中的碳氢化合物分子结合，产生更复杂的分子。最后，这些分子会浓聚成黑色的小滴。大黑斑也就是由这些飘浮在同温层顶上的、富含碳和氢的黑色小滴形成的薄雾。这样一层薄雾在紫外线照片中会变得明显，因为碳和氢的黑色小滴会强烈地吸收紫外线辐射。
木星上的大黑斑可以告诉我们更多关于我们地球上的东西。黑斑是由极区旋涡——绕木星北极旋转的喷流——俘获的。旋涡中快速运动的风就像一堵坚实的气体墙，挡住了黑斑，使它保持在高纬度。在我们地球的极区事实上也环绕着类似的旋涡。地球的北极涡流多多少少被北极地区崎岖不平的陆地搞乱了。但是在南极的涡流就发展得比较好。它在限制南极的臭氧空洞方面看来起到了关键作用，这就像木星上北极涡流限制了大黑斑一样。
2000年底，当“卡西尼”飞越木星上空的时候，看到了增强的大黑斑，为什么却没有同时观测到强的北极光活动呢？这依然是一个谜。
最接近太阳的行星——水星
中国古代称水星为辰星。古时候西方人以为水星是两颗行星，他们在暮色中见到它时，称它为墨丘利；在晨曦中见到它时，称它为阿波罗。后来人们知道了墨丘利和阿波罗就是同一颗星，就称水星为墨丘利。墨丘利是罗马神话中专为众神传递信息的使者，他头戴插有双翅的帽子，脚蹬飞行鞋，手握魔杖，行走如飞。他神通广大，令人难以捉摸。
水星确实像墨丘利那样，行动迅速，神出鬼没，在一个半月的时间里它会沿着一段奇特的曲线，从太阳的最东边跑到最西边，平均速度为47.89千米／秒，是太阳系中运动最快的行星。
水星是最靠近太阳的行星，它与太阳的角距从不超过28度。水星绕太阳公转的轨道是个较扁的椭圆，当它在近日点和远日点时，所看到的太阳大小可差1倍多。太阳在水星天空中移动得慢极了，如果在水星上看日出，要耐着性子花上十几个小时。
水星在绕太阳公转的同时，本身也在自转。1889年，意大利天文学家夏帕里利经过对水星多年的观测，认为水星自转1周的时间和公转1周的时间都是88天。对此，人们一直深信不疑。
1965年，美国天文学家借助世界最大的射电望远镜，测量了水星两个边缘反射波间的频率差，成功地测量了水星的自转周期为58.646日，正好是水星公转周期的2／3。地球每自转一周就是一昼夜，而水星自转3周才是一昼夜。水星上一昼夜的时间，相当于地球上的176天。与此同时，水星也正好公转了两周。因此人们说水星上的一天等于两年。
由于水星在近日点时总以同一经度朝着太阳，在远日点时以相差90度的经度朝着太阳，所以水星随着经度不同而出现季节变化。
在水星上可以长时间地仔细观察日冕和色球，而不必像在地球上那样去追逐日食的瞬间，这一点令天文学家十分羡慕。然而要想到水星上去是不可能的。水星离太阳的距离是地球到太阳的l／3左右，再加上没有大气遮挡，水星上的阳光比地球赤道的阳光要强6倍，不要说人，就是一些熔点较低的金属也会熔化。
当水星走到太阳和地球之间时，我们在太阳圆面上会看到一个小黑点穿过，这种现象称为水星凌日。和日食类似，不同的是水星比月亮离地球远，视直径仅为太阳的一百九十万分之一。水星挡住太阳的面积太小了，不足以使太阳亮度减弱。因此，用肉眼是看不到水星凌日的，只能通过望远镜进行投影观测。科学家发现，水星凌日每100年平均发生13次。
在地面上观测水星，几乎看不到它的细节。1973年11月3日，美国发射了“水手”10号宇宙飞船，对水星进行近距探测。天文学家惊奇地发现，水星表面和月球表面极为相似。水星表面大大小小的环形山星罗棋布，既有高山，也有平原，还有令人胆寒的悬崖峭壁。据统计，水星上的环形山有上千个，这些环形山比月亮上的环形山的坡度平缓些。
水星上面到底有没有水呢？
其实，天文学家在探索宇宙时，水是他们非常关心的问题。水，意味着生命的保障，意味着孕育生命的可能，也有助于探索人类生命的起源，关系到人类的千秋万代。水星上残存的大气压不到地球大气的一千万亿分之一，高温、微弱的引力和强大的太阳风使气体很快地向太空逃逸。因此，科学家一直都认为水星上不会有任何形式的水。
1991年，美国科学家在对水星进行雷达回波实验时的发现改变了这一传统的观念。他们发现，从水星北极反射回来的信号特别强，这表明水星北极表面物质与其他地方不同，有很高的反射率，而水或者水冰是其中最简单的解释。在这么恶劣的水星环境下，怎么可能存在水或水冰呢？水星的自转轴几乎垂直于它的公转轨道面，水星两极一些深陷的陨石坑可能永远照不进太阳光，里面的温度可能低于－160摄氏度，因此科学家猜测，太空陨石坠落时带来的水冰或者内部挥发出来的水汽能够一直保留在水星两极一些深陷的陨石坑内，因而不会挥发到太空中。当然究竟有没有水冰，还有待于实地考察。
水星物质为什么这么“密”？这也是科学家长期不得其解的问题。现在有三种不同的解释。一种认为，水星在从原始太阳云中形成时偏爱于吸引密度较大的粒子；另一种认为，早期的太阳特别地“热”，它把原始水星的外部岩石层都挥发掉了，留下了富金属的核心；还有一种认为，水星刚形成后受到了多次巨大的碰撞，它的外层和上地幔层被撞入了太空。现代人类对水星的认识还无法判断哪种观点正确。不过，不同的理论得出的关于水星表面的组成的结论不同，只有今后的实地探测才能揭开谜底。
在科学家面前，还有一大堆水星之谜：水星的内部结构如何？它的核心与我们的地核是否一样？是半液体状的还是固体状的？它有什么样的地质史？有没有经历过火山活动？水星的磁场结构怎么样？它从哪里来？水星的两极物质如果不是水冰，那么又是什么？所有这些水星之谜，都有待我们去揭开。
最受注目的行星——火星
在静静的夜晚，当你仰望璀璨的星空，你可知道哪一颗是火星？
提起火星，人们总会联想到科幻电影里的外星人。或许是因为火星在太多电影和小说中充当主角，人们在现实生活中也对火星的探测活动充满了期待。40多年来，前苏联、美国、日本和欧洲共计划了30多次火星探测，尽管其中2／3的活动以失败告终，但科学家期望在火星上寻找生命迹象的热情却从未因此而减退。
火星荧荧如火，亮度常变，位置不定，令人迷惑，所以，中国古代称火星为“荧惑”。而在西方古罗马的神话中，它被想象为身披盔甲、浑身是血的战神“马尔斯”，即希腊神话中的战神阿瑞斯。阿瑞斯身世高贵，其父是神王宙斯，其母是天后赫拉。天文学中火星的符号是马尔斯的长枪和盾牌的组合。
火星是唯一能用望远镜看得很清楚的类地行星。通过望远镜，火星看起来像个橙色的球，随着季节变化，南北两极会出现白色极冠，在火星表面上能看到一些明暗交替、时而改变形状的区域。空间探测显示，火星上至今仍保留着大洪水冲刷的痕迹。科学家推测，火星曾比现在更温暖潮湿，可能出现过生命。
火星按离太阳由近及远的顺序为第四颗行星。肉眼看去是一颗引人注目的火红色的亮星。它缓慢地穿行于众恒星之中，从地球上看火星时而顺行，时而逆行。火星最暗视星等约为＋1.5等，最亮时比最亮的恒星天狼星还亮，达－2.9等，这是由于地球和火星分别在各自的轨道上运行，它们之间的距离总在不断变化。
传统上说，火星是太阳系八大行星之一。火星有很多特征与地球相似。它距离太阳22794万千米，约为日地距离的1.5倍；自转轴与轨道平面的夹角为24度，和地球一样有着一年四季的变化；它自转一周比地球多半个多小时，为24小时37分22.6秒。所以火星和地球的昼夜长短基本差不多，但绕太阳公转的周期，火星的一年几乎等于地球的两年。因为火星离太阳较远，公转一周为687日。火星的直径约为地球的一半；体积还不到地球的1／6；质量仅是地球的l／10；火星大气远比地球的稀薄，它的主要成分是二氧化碳，占95％，氮占3％，还有数量极少的氧与水分。
在干燥的火星表面上遍地都是红色的土壤和岩石。由于风沙的作用，火星表面到处是沙丘，还有类似河床的地形。这种河床地形在南半球及赤道附近分布，表明距今大约30亿年前的火星上曾像现在的地球上一样有河流，有“水”流动。
火星表面满目荒凉，一片赤红。大气中微尘的散射使天空呈现橙红色。通过对火星表土成分的分析，我们知道火星土壤中含有大量氧化铁，由于长期受紫外线的照射，铁就生成了一层红色和黄色的氧化物。整个火星就是一个生了锈的世界。火星表面的特征大同小异。荒凉的沙漠、连绵不断的丘陵和洼地一直延伸向远方；乱石嶙峋点缀着火星表面，既有小小的鹅卵石，也有巨大无比的漂砾。这些与大峡谷、大火山及坑洞交织而成一个红色的大地。
火星上的平均温度为－23摄氏度，由于火星大气稀薄而干燥，所以它的昼夜温差很大，远远大于地球上的昼夜温差。因火星表面温度低、压力小，大气中的二氧化碳和水大致都呈饱和状态，只要气温稍一降低，二氧化碳和水蒸气就会凝结。火星大气中的水分极少，科学家估计，倘若把火星上的水冰全部融化成水，也只能在火星表面形成一个10米深的大海。与我们地球表面的波涛茫茫的海洋相比，火星上的水量就显得微不足道了。
火星的另一个奇异特征便是每年都要刮起一次让人难以想象的特大风暴，风速之大是无法形容的。地球上的大台风，风速是60多米／秒，而火星上的风速竟高达180多米／秒。大风暴有时可以席卷整个星球。火星表面的尘暴，是火星大气中独有的现象，整个一年中有1／4的时间火星都笼罩在漫天飞舞的狂沙之中。由于火星土壤含铁量甚高，导致火星尘暴染上了橘红的色彩，空气中充斥着红色沙埃，从地球上看去，犹如一片橘红色的云。
用望远镜观测，火星的两极呈白色，气温都在冰点以下。这些冰域称为极冠。近来科学家确认，极冠不是水冰，而是由固态二氧化碳凝结形成的干冰。它的范围随季节有亮区和暗区的变化。火星极区一到冬季，由于气温下降，大气中的二氧化碳开始凝结，使得极冠加大，颜色逐渐变淡，北极冠可扩大到北纬65度，南极冠可扩大至南纬57度。一到夏季冰雪融化，极冠的范围就缩小了，暗区也逐渐扩大和变暗。两极的极冠分别延伸到北纬80度和南纬84度。
火星有两颗卫星——火卫一和火卫二。它们差不多就在火星的赤道平面上运行。火卫一离火星中心9450千米，直径为二十多千米，公转周期7.7小时，从火星上看，它每天西升东落两次。火卫二离火星中心大约23500千米，直径只有15千米，公转周期是30.3小时。在火星的夜空中，你可以看到“双月悬天”的奇景。
1996年12月美国科学家宣布：1984年在南极洲发现的AIM84001陨石来自火星。研究其岩石成分发现，这些陨石可能含有原始生命的微化石。这表明几十亿年前的火星很可能相当温暖潮湿，适合生命的存在与维持。
过去人们认为火星是一颗类似地球的行星，有着四季的更替，它的两极被冰覆盖并相应有着周期的变化。冰雪的存在证明了水分的存在，也就是生命存在的前提。有人还曾提出火星上面的暗区可能是植物带。因此，火星生命之谜深深地吸引着人们。实践表明，火星上没有江河湖海，土壤中也没有植物、动物或微生物的任何痕迹，更没有“火星人”等智慧生命体存在。
近些年来，对火星生命的探索更增添了火星的神秘感。火星上到底是什么状况？到底有没有生物存在？随着科学的发展，探索的不断深入，人类将会发现更多火星的奥秘。
火星生命之谜
火星和金星是离地球最近的行星，科学家们普遍认为，金星是地球的过去，而火星是地球的未来。
美俄科学家对金星进行的十多次探测表明，金星上的环境异常恶劣，绝不适合“脆弱”的人类居住。那么火星呢？如果火星上有生命存在，地球人有朝一日很可能会把火星当作自己的“第二故乡”。1969年人类首次“奔月”成功后，对火星的研究探索进入了一个新阶段，科学家们更是急不可待地制定火星探测计划。
然而，摆在他们面前的紧迫问题是：火星上到底有没有生命？
1975年前后，美国宇航局发射了两枚“海盗”号火星探测器，根据探测器提供的资料，科学家们对火星环境的演变过程进行了推测：三四十亿年前，火星表面十分温暖，河湖密布，水流潺潺，那时候火星上应该有很多生命。20亿年前，火星骤然降温，大气逐渐减少，水也大量蒸发，河湖干涸后形成了今天火星表面坎坷不平的河沟。火星与地球一样，一年中也有四季的变化，只不过四季的时间比地球上的四季要长，相当于地球上的16个月。火星也有两极，北极直径2000千米，地壳厚4千米～6千米，南极直径700千米，地壳厚为1千米～2千米。火星目前的空气95％由二氧化碳组成，氧和水蒸气极少，两极主要由水和二氧化碳组成的白色冰帽覆盖。
为了研究地球上的何种生物在火星环境中能存活，美国科学家设计了一个模拟火星环境的装置——低温恒温器，该装置里面是科学家们设法制造的与火星条件相似的组合气体。
火星空气稀薄，缺乏臭氧层，以致紫外线可以直射地表。科学家们使用重氢灯照射比实际火星环境多1000万倍的紫外线量，又以加速器照射比实际火星环境多1亿倍的宇宙射线，以重现火星环境。研究人员利用这个装置把一些生物放到里面进行试验。
首先是让低温恒温器在大量高强度紫外线和宇宙射线下进行相当于火星上同一地点照射200年时间的曝晒，结果发现杆菌孢子的存活率为25％。一种常在不新鲜的饼干上繁殖的真菌孢子存活率也是25％；而一种只在缺氧状态下繁殖的厌气性细菌芽孢梭菌的孢子存活率最高达70％。
科研人员又以类似火星的干冰（厚度1～2毫米）覆盖杆菌孢子，并以相当于火星上同一地点照射2000年时间的紫外线和宇宙射线照射，结果经干冰覆盖的孢子存活率竟然在90％以上。
科学家们由此认为，即使在目前的火星环境下，仍有存在生命的可能性。
为了寻找充足的证据，科学家们又设法从其他方面论证火星生命的存在。由行星学家、微生物学家、土壤生物化学家和工程师等人组成的美国宇航局科研小组1994年曾进入美国新墨西哥州卡尔斯巴德洞窟国家公园的勒楚吉拉洞穴，从暗无天日的洞中采集细菌标本。在暗无天日的艰苦环境中，科研人员发现了细菌、真菌的存在。
科学家们又对南极洲的一个常年冰封的湖泊进行了探测。该湖泊深30米，冰层厚度4.6米，常年温度在－20摄氏度以下，就是这种酷寒地带仍有蓝藻和硅藻生存。另外，科学家们还多次在深海海床、火山热喷泉和地壳深处发现了原始微生物，它们并不需要阳光和氧气，而是靠那里的热量、水和岩石来维持生命。这些原始微生物很可能是现代生物的共同祖先。
在火星的地表岩石下面有没有水？地壳深处有没有热量？如果有，那么火星上存在生命形式就十分有可能了。
研究人员的最新发现来自于一块叫“阿兰山84001”的火星陨石。研究人员认为，该陨石45亿年前形成于火星之上，它在1500万年前火星受到小行星等天体撞击时溅落到太空中，1.3万年前降落到南极洲的冰面上，1984年被科学家发现，经科研人员确认，其“老家”是火星。陨石中发现了有可能进行氧化还原反应的正三价铁离子，而地球上的生命现象基本都与氧化还原反应有关，这表明火星上可能曾经有水或氧气存在。
不少火星研究专家认为，无论从试验和陨石研究结果，还是从“海盗”号火星探测器提供的资料看，火星上存在生命的可能性极大。
尽管赞同火星生命说的科学家们说得头头是道，但持有怀疑态度的人认为，在载人宇宙飞船登上火星并寻找到确切的生命证据之前，所有推测都不能算作事实，何况这些推测还有很多漏洞。有关火星上存在生命的结论只能算一种“假设”，因为目前还没有一块已确认是来自火星的样品。
专家们认为，一则现在无法确定美国宇航局研究的陨石肯定来自火星；二则即使该陨石来自火星，那么任何沾在它表面的有机生命痕迹在通过大气层的时候，由于高温氧化等方面的作用，通常都会被燃烧掉。即使生命痕迹存在于陨石里面，同样也难以保存下来。
看来，要证明火星是否存在生命的唯一途径就是从火星上直接取回样本进行研究。美俄等国正在制定实施进军火星的计划。
第一位使者是美国的“火星全球观测者”号宇宙飞船。
第二位使者是俄罗斯的“火星96”。“火星96”离开地球，约10个月后抵达火星。“火星96”到达火星后，与质子号火箭脱离，分裂为三部分。一部分留在轨道上拍摄火星表面，考察火星大气层的成分和温度，其余两部分降落到火星上。
第三位使者是美国的“火星探路者”号，它将释放出一个机器人以收集火星表面样品。该飞船还将利用一辆火星越野车考察火星表面上一条干涸的河沟，以收集火星原始微生物或原始微生物化石。
第四位使者是美国的“火星全球观测者”2号，它将用机械手挖出一条深沟，以测量火星土壤的硬度和寻找水源。
美国对火星考察，开始于1964年11月5日发射的“水手”3号。这个探测器为一直径1.27米的八角形箱体，高2.7米，重261千克，上面装有天线和10块太阳能电池板，展开后宽6.8米。但因火箭发生故障而未进入火星轨道，发射9小时后通信中断。同年11月28日发射的“水手”4号，于1965年7月14日在距火星9200千米的地方飞过，发回22张火星表面的照片，从照片上可以分辨出30千米范围的地方。1969年2月24日发射的“水手”6号，同年7月31日从距火星3400千米的地方通过。拍摄到42张火星赤道附近的照片。1969年3月27日发射的“水手”7号，8月4日从距火星3500千米的地方通过，首次拍摄了93张火星整体照片。从这些整体照片上可认出24千米的景观，分辨出270米大小的景物。
1975年8月20日和9月9日美国发射了两个“海盗”号探测器，用于探索火星上有无生物。这两个“海盗”号探测器由轨道飞行器和登陆舱组成，长5.08米，重3530千克，其中轨道飞行器重2330千克，登陆舱重1200千克，用三脚支撑，装有生物化学实验箱、测量挖掘设备、两台电视摄像机、机械手和电源。“海盗”1号和“海盗”2号分别于7月20日和9月3日在火星表面软着陆成功，着陆40分钟后就将第一张火星彩照发回地球。它们分别在火星上工作了6年和3年，对火星进行了考察和拍照，共发回5万多幅火星照片。特别是4次探测有无生命存在的实验，结果没有发现任何高级生命的痕迹。
1992年9月25日，美国用大力神3型火箭发射成功一个“火星观察者”号探测器。它重2.5吨。携带7部仪器。计划11个月飞行7.2亿千米后，到达距火星表面378千米的近极轨道，对火星进行长达687天的观测考察，绘制整个火星表面图，预告火星气候，测量火星各种数据，进一步揭示火星上有无处于原始阶段的生命现象。为未来人类移居火星探寻道路。但是1993年8月21日，“火星观察者”号探测器突然与地面失去联系，不再发回信息。这次探测令人失望地夭折了。根据30多年来人类对火星的探测，科学家已基本肯定火星是一个没有高级生命的世界，流传甚广的“火星人”是根本不存在的。但是火星上有没有与地球不同的其他形式的生命？或者曾经存在过有智慧的高级生物？还是一个深奥的难解之题。解开这个难题还需人类不懈的努力。
火星是在日地之间位于地球外侧的近邻，人们把解开火星生命之谜作为宇宙探测的一个重要任务。不管火星环境是否适合人类居住，都将为人类以后的深层探测活动提供极其宝贵的经验。
行星佳丽——土星之谜
土星是离太阳第六远的一颗美丽的行星，凡是用望远镜看过土星的人，无不惊叹不已。
土星长期被当作太阳系的边界，直到1781年科学家们发现天王星之后，太阳系才得以扩大。土星运动迟缓，人们将它看作时间和命运之神的象征。罗马神话中称其为萨图努斯神，即希腊神话中的克洛诺斯，他是神王宙斯之父，是在推翻父亲之后登上天神宝座的。无论东方还是西方，都把土星与农业联系在一起。在天文学中的符号，像是一把主宰农业的大镰刀。
土星公转轨道半径为14亿千米，冲日时最大亮度为0.4星等。土星那橘色的表面，飘浮着明暗相间的彩云，配以赤道面上那发出柔和光辉的光环，远远望去真像个戴着顶大檐遮阳帽的女郎。
土星自转一周为10小时14分。由于自转迅速，赤道凸出成为一个扁球体，赤道半径要比两极半径多出6000多千米。土星公转周期为29.5年，约合二十八宿之数，每年镇一宿，故古时我国又称其为“镇星”。
土星直径约12万千米，是地球的9.5倍；体积是地球的730倍。但它的平均密度却比水还要小，仅有0.7克／立方厘米。假如将土星放在水中，它会浮在水面上。
土星大小仅次于木星，它们有许多相似之处。土星的内部结构与木星相似，也有岩石构成的核，核的外面是5000千米厚的冰层和壳层，再外面也像木星一样被色彩斑斓的云带包围着，这些彩色的云带主要由氢、氦以及甲烷等组成。如果说木星大气运动多变，那么土星大气运动就显得平静、单纯而快速。土星表面的喷射流，速度最快时可高达400米／秒以上。可真正的土星表面是看不到的，我们看到的只是云顶，其温度低于－200摄氏度。
土星最让人着迷的便是美丽的土星环。伽利略在1610年用自制望远镜观察土星时，发现土星有两个“耳朵”。他误认为土星可能是由一大二小三个天体组成，怀疑这两个“耳朵”是两颗卫星。但他一直不敢将观察结果发表，其原因是“卫星”并没有绕土星公转，似乎永远停留不动。而更令他惊奇的是那两颗“卫星”2年后竟然失踪，3年后又重新出现。
半个世纪后，荷兰天文学家用更大更好的望远镜进行观测，才揭开了这个谜。原来那两颗“卫星”是与土星不相连接、环绕在土星赤道面上的光环。光环由无数形状、大小不等，直径在0.076～9米之间的冰块组成，以很快的速度围绕土星运转，在太阳光的照耀下呈现出各种颜色。光环的直径达27万千米，厚度为10千米左右，自东向西自转。
1675年，意大利天文学家卡西尼发现光环中有一圈空隙，这就是著名的卡西尼环缝。
人们根据地面观测和空间探测，把土星环划分为7层。距土星最近的是D环，亮度最暗；其次是C环，透明度最高；B环最亮；最后是A环。在A环和B环之间就是著名的卡西尼环缝，缝宽约5000千米。在A环之外有E、F、G3个环，最外层的是E环，十分稀薄和宽广。
科学家通过观察发现，土星环每一层又可细分成上千条大大小小的小环，即使被认为空无一物的卡西尼环缝也存在几条小环。土星环的整体形状类似一张巨大的密纹唱片，从土星的云顶一直延伸到32万千米远的地方。光环的颜色远看是红棕色，其实每层都稍有不同，C环是蓝色，B环内层为橙色，外层为绿色，A环为紫色，卡西尼环缝是蓝色的。
为什么土星光环上有缝隙？科学家认为，土星光环里的物质之间有相互吸引力，因为土星周围的10多颗卫星从不同的方向吸引着光环上的物质，所以光环上的固体物质承受多种力的作用，形成了较大的缝隙。
至于为什么土星有美丽的光环，它又是怎样形成的，迄今为止，还是一个谜。
躺着旋转的行星——天王星
在太阳系中，所有的行星基本上遵循着自转轴与公转平面接近垂直的方式而运动，唯独天王星的赤道面与轨道面的倾角为97度55分。也就是说，它的自转轴几乎是倒在它的轨道平面上，以躺着的姿势绕太阳运动，难怪有人把天王星称作“一个颠倒的行星世界”。
在晴朗的夜晚要想观看天王星，并不是很难。它的星等是5.7等，公转周期相当长，每84年绕太阳一周，平均每天只移动46分，不容易与恒星区分，历史上曾多次被误认为是恒星而被载入星图。
在古老的希腊神话中，天王星被看作第一位统治整个宇宙的天神——乌拉诺斯。他与地母盖娅结合，生下了后来的天神。他费尽心机将混沌的宇宙规划得和谐有序。他地位显赫，译成中文便是天王星。
天王星是由威廉·赫歇耳通过望远镜系统地搜寻，在1781年3月13日发现的，它是现代发现的第一颗行星。天王星在太阳系中的位置排行第七，距太阳约29亿千米。
它的体积很大，是地球的65倍，仅次于木星和土星，在太阳系位居第三；它的直径为5万多千米，是地球的4倍，质量约为地球的14.5倍。
天王星的大气层中83％是氢，15％为氦，2％为甲烷以及少量的乙炔和碳氢化合物。上层大气层的甲烷吸收红光，使天王星呈现蓝绿色。大气在固定纬度集结成云层，类似于木星和土星在纬线上鲜艳的条状色带。
由于天王星的自转，星体中纬度有风，风速是40～160米／秒。经无线电频波测试，发现在赤道附近有大约100米／秒的逆风。
天王星上的昼夜交替和四季变化十分奇特和复杂，太阳轮流照射着北极、赤道、南极、赤道。因此，天王星上大部分地区的每一昼和每一夜，都要持续42年才能变换一次。太阳照到哪一极，哪一极就是夏季，太阳总不下落，没有黑夜；而背对着太阳的那一极，处在漫长黑夜所笼罩的寒冷冬季之中。只有在天王星赤道附近的南纬8度和北纬8度之间，才有因为自转周期而引起的昼夜变化。
天王星和土星一样，也有美丽的光环，而且也是一个复杂的环系。它的光环由20条细环组成，每条环颜色各异，色彩斑斓，美丽异常。20世纪70年代的这一发现，打破了土星是太阳系唯一具有光环的行星这一传统认识。天王星有15颗已命名的卫星，几乎都在接近天王星的赤道面上，绕天王星转动。还有两颗已发现但暂未命名的卫星。
天王星的面目才稍稍揭开，还会不断有新的疑谜产生。要想更深入地了解谜一样的天王星，还要靠天文学家们长期不懈的努力。
笔尖上的发现——海王星
自从天王星发现以来，人们注意到它的轨道与根据牛顿的理论所推知的并不一致，发现天王星的运动轨道总是偏离天体力学计算轨道。于是，人们怀疑在天王星的外侧，存在另一颗行星从而影响了天王星的轨道。
1845年，英国剑桥大学数学系学生亚当斯计算出了未知行星的轨道和质量。与此同时，法国巴黎天文台的勒威耶也在研究这一问题。1846年9月18日，他把结果寄给了柏林天文台的伽勒，伽勒在9月23日发现了海王星，它出现的地点非常靠近科学家根据所观察到的木星、土星和天王星的位置经过计算独立预测出的地点。由于海王星是由天文计算而发现的行星，所以被称为“笔尖上的发现”。
海王星是远日行星之一，按照同太阳的平均距离由近及远排列，为第八颗行星。它的亮度仅为7.85等，只有在天文望远镜里才能看到它。由于它那荧荧的淡蓝色光，西方人用罗马神话中的海神——“尼普顿”的名字来称呼它。尼普顿是罗马神话中统治大海的海神，掌管着1／3的宇宙，颇有神通，海王星的天文学符号是象征尼普顿手中寒光闪闪的神叉。在中文里，它被译为海王星。
海王星的赤道半径为24750千米，是地球赤道半径的3.88倍。星体呈扁球形，体积是地球体积的57倍，质量是地球质量的17.22倍，平均密度为1.66克／立方厘米。海王星在太阳系中，仅比木星和土星小，是太阳系的第三大行星。
现在认为，海王星内部有一个质量和地球差不多的核，核是由岩石构成的，温度为2000～3000摄氏度，核外面是质量较大的冰包层，再外面是浓密的大气层，大气中主要含有氢，还有甲烷和氨等气体。海王星是一个狂风呼啸、乱云飞渡的世界，在大气中有许多湍急紊乱的气旋在翻滚。
海王星的自转周期为22小时左右，它的赤道面和轨道面的交角是28度48分，绕太阳公转的轨道很接近正圆形，轨道面和黄道面的夹角很小，只有1度8分。它以平均5.43千米／秒的速度公转，大约要164.8年才能绕太阳一周。
在海王星的四季中，冬季、夏季温差很小，不像地球这么显著。由于海王星离太阳太远（约为4.5亿千米，是地球与太阳距离的30倍），在它表面每单位面积受到的日光辐射只有地球上的1／900，日光强度仅仅相当于一个不到1米远的百瓦灯泡所发光线的强度，因此它表面温度很低，通常在－200摄氏度以下。到目前为止，已经发现海王星有8颗卫星。
科学家观察发现，海王星南极周围有两条宽约4345千米的巨大黑色风云带和一块面积有如地球那么大的风暴区，它们形成了像木星大红斑那样的大黑斑。这块大黑斑沿中心轴向逆时针方向旋转，每转360度需10天。海王星也有磁场和辐射带，大部分地区有像地球南北极那样的极光。海王星的大气层动荡不定，大气中含有由冰冻甲烷构成的白云和大面积气旋，跟随在气旋后面的是时速为640千米的飓风。海王星上空有一层因阳光照射大气层中的甲烷而形成的烟雾。
海王星的组成成分与天王星的很相似：各种各样的“冰”和含有15％的氢和少量氦的岩石。海王星相似于天王星但不同于土星和木星，它或许有明显的内部地质分层，但在组成成分上有着或多或少的一致性。但海王星很有可能拥有一个岩石质的小型地核（质量与地球相仿）。它的大气多半由氢气和氦气组成，还有少量的甲烷。
随着科技的不断发展，人类会发现更多海王星的秘密。
海卫一之谜
1846年9月23日海王星被发现，约翰·弗里德里希·威廉·赫歇尔获悉后给拉塞尔写信，让他注意一下海王星是否有卫星。拉塞尔在开始寻找卫星后的第八天，于10月10日发现了海卫一。
海卫一在国际上的名字是Triton，它是以希腊海神特里同命名的。这个名字是1880年卡尔米·弗拉马利昂提出的。发现者拉塞尔本人似乎想不出应该怎样给这颗卫星命名，但是他给他后来发现的土卫七和天卫一、天卫二命名了。
继弗拉马利昂后还有一些人建议使用这个名字，但出于各种原因这个名字一直没有成为正式的名字。直到1939年的书里还将其标记为“不常用的名字”。当时一般将海卫一称为“海王星的卫星”。
直到海卫二被发现后，特里同才于1949年被定为海卫一的正式名称。海卫一被发现100多年后天文学家才开始发现其细节。他们发现海卫一的公转方向与海王星的自转方向相反，而且其倾角非常大。
在所有太阳系的大卫星中海卫一的轨道很特别，它有一个逆行轨道（轨道公转方向与行星的自传方向相反）。虽然木星和土星的一些外部小卫星以及天王星最外部的3颗卫星也有逆行轨道，但是这些卫星中最大的土卫九的直径只有海卫一的8％，其质量只有海卫一的0.03％。逆行的卫星不可能与其行星同时在太阳星云中产生，它们是被行星捕获的。海卫一可能是被海王星捕获的柯伊伯带天体。这个理论可以解释一系列海王星卫星系统不寻常的地方。比如为什么海王星最外部的海卫二的偏心率特别高，以及为什么相比于其他类木行星来说海王星的卫星特别少（在海卫一被捕获的过程中有许多小卫星可能被甩出了海王星系统），以及为什么海卫一内部明显分层（其轨道一开始的偏心率非常大，所造成的潮汐作用产生的热量使得其内部在很长时间内为液态）。海卫一的大小和组成类似于冥王星，冥王星的偏心率使它的轨道与海王星交叉提供了很强的线索，说明海卫一本来可能是一颗类似冥王星的天体。
由于海卫一的轨道本来就离海王星非常近了，加上它的逆行轨道，它继续受潮汐作用的影响。估计在14亿年～36亿年内它会达到洛希极限。之后它可能与海王星大气层相撞，或者分裂造成一个环。
第一个试图测量海卫一直径的是杰拉德·柯伊伯，他1954年的测量数据为3800千米。此后不同测量获得的数据从2500千米～6000千米不等。但是一直到20世纪末“旅行者”飞越海王星时，人类对海卫一才更加细致地有所了解。在最早的“旅行者”照片上，海卫一呈粉红黄色。1989年8月25日“旅行者”抵达海王星时，掌握了正确地估算海卫一直径的数据。
1990年天文学家利用掩星继续观察海卫一，他们发现海卫一的大气比“旅行者”飞越时加厚了。
美国宇航局计划在2016～2018年之间发射一颗飞往海王星和海卫一的探测器，它将于2035年到达海王星。它可能携带两个可以在海卫一上着陆的探测器来研究海卫一的大气层和研究其喷泉的地质化学。
科学家还发现，海卫一确是太阳系中唯一一颗沿行星自转方向逆行的大卫星，也是太阳系中最冷的天体。它比原来想象的更亮、更冷和更小，表面温度为－240摄氏度，部分地区被水冰和雪覆盖，时常下雪。上面有3座冰火山，曾喷出过冰冻的甲烷或氮冰微粒，喷射高度有时达32千米。海卫一上可能存在液氮海洋和冰湖，到处都有断层、高山、峡谷和冰川，这表明海卫一上可能发生过类似的地震。海卫一上有一层由氮气组成的稀薄大气层，它的极冠中被冻结的氮形成—个耀眼的白色世界。
像土卫六一样，海卫一的大气由氮和甲烷组成。氮气也是地球大气层的主要成分。在地球上甲烷主要是通过生物活动产生的。但像土卫六一样，海卫一非常冷，因此其表面的甲烷不太可能是生命的迹象。此外海卫一的大气非常稀薄，因此不可能支持任何今天已知的生命。
从另一方面来看，海卫一的地质活动和可能的内部热量有可能使得它内部有一个液态的水层，氨等抗冻剂的存在有增加液态水的可能性。在这样的一个地下海洋中有可能有原始的生命存在。
“最郁闷的行星”——冥王星之谜
自19世纪天文学家陆续发现天王星、海王星和冥王星以来，冥王星是太阳系九大行星之一的说法一直被人们当成常识来记忆。然而，2006年国际天文学联合会大会却投票决定将冥王星降级，列入“矮行星”行列。
冥王星发现于1930年，是九大行星中离太阳平均距离最远、质量最小的行星。科学家掌握的资料很有限，只知道它的质量约为月球的1／3，半径为1400千米，表面平均温度不超过－221摄氏度，其构成物质的平均密度约为2克／立方厘米。
无论是70多年前被定义为行星，还是如今因为行星含义发生变化而被贬为“矮行星”，冥王星从未也无法为自己辩护，只能默默接受这一切，堪称最郁闷的行星。
在远离太阳59亿千米的寒冷阴暗的太空中蹒跚前行，这情形和罗马神话中住在阴森森的地下宫殿里的冥王普鲁托非常相似。因此，人们称其为普鲁托。而在天文学中是普鲁托英文名字前两个字母，又是对冥王星发现有推动之功的美国天文学家洛韦尔姓名的缩写。
1978年人们发现冥王星有一个卫星（卡戎）。这个卫星的表面看上去似乎与冥王星不同，它的表面覆盖着的冰似乎比固态的甲烷还多。由于它的轨道被冥王星的引力所固定，所以它们两个始终以同一半球相对。
冥王星的直径比月球还小，而卡戎的直径为1180千米，它与冥王星直径之比是2∶1，是九大行星中行星与卫星之比最大的。冥王星的质量是地球质量的0.24％，它不仅比水星质量小，甚至比月球质量还小。它的密度为1.8～2.1克／立方厘米，反照率为50％～60％。
由于还没有宇宙飞船访问过冥王星，因此它至今还是一颗神秘的星球。因为冥王星与太阳的距离是如此遥远，致使它表面的温度几乎接近－240摄氏度。在冥王星上，太阳看上去只是一颗明亮的星。
冥王星在发现之初曾被认为是一颗位于海王星轨道外的行星，但后来的事实证明并非完全如此。在1979年1月21日～1999年3月14日这段时间，冥王星就比海王星更靠近太阳。这是由于冥王星轨道的偏心率、轨道面对黄道面的倾角都比其他行星大。
冥王星在近日点附近时比海王星离太阳还近，这时海王星成了离太阳最远的行星。每隔一段时间，冥王星和海王星会彼此接近，在黄道投影图上两颗行星的轨道会交叉。但不必担心它们会碰撞，因为它们的轨道平面并不重合，即使在交叉点附近，它们之间的距离仍然是很大的。它们会像运行于立体交叉公路上的车辆一样，各自飞驰而过。
哥白尼提出日心说时，土星是太阳系的边界，后来随着天王星、海王星和冥王星的发现，太阳系边界一次次外延。然而从理论上说，太阳系的范围应比八大行星的范围大千百倍，甚至上万倍。太阳系中是否还存在冥外行星？对此，天文学家做了十分浩繁和艰苦的工作。
到底有没有冥外行星？冥王星还有什么更多的秘密？目前还是待解之谜。
最具居住条件的行星——“581c”
地球是宇宙中人类唯一能栖居的星球吗？这个困惑推动着天文学家不断望向宇宙深处。
2007年4月，欧洲天文学家首次在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的行星。这颗行星温度同地球相似，大小也跟地球差不多，可能还有液态水。天文学家将此次发现称为“搜寻宇宙生命的一个重要里程碑”。科学家关于宜居星球的基本定义是：大小跟地球差不多，有类似地球的温度，有液态水。就太阳系来看，只有火星还算接近。
从理论上说，“581c”应该有大气层。不过大气层的成分还是个谜。
研究人员估计，“581c”上温度适宜，平均温度为0～40摄氏度。它是迄今发现的一颗最小行星，也是第一颗位于母星可居住地带的行星，因此增加了它表面存在液态水甚至生命的可能性。
这颗新发现的行星被命名为“581c”。它围绕着一颗叫Gliese581的红矮星运转。红矮星是一种低能量、体积较小的恒星。红矮星发射暗弱的红光，比太阳持续存在的时间长。Gliese581的质量是太阳的1／3，亮度只有太阳的l／50。“581c”的质量大约是地球的5倍。发现“581c”的科学家还不肯定，它是像地球一样的岩石行星，还是表面存在液态水的“大冰球”。
到目前为止，天文学家发现的所有220颗太阳系外行星要么太热，要么太冷，要么体积太大、大气层太厚，都不具备与地球类似的宜居环境。而新发现的“581e”看起来似乎正合适。
Gliese581红矮星还有另外两个行星，“581b”体积是地球的15倍，因温度太高而不适宜生命生存；“581d”体积是地球的8倍，因温度太低而不适宜生命生存。
除了温度适宜，“581c”上可能还充满液态水，但这仅仅是一种假设，科学家要拍摄到“581c”光谱图片需要再等20～30年。通过行星的光谱，科学家将能够发现行星上是否有水以及地外生命。
“581c”的发现第一次将太阳系之外的星球纳入了宜居星球考察范畴。“581c”是由11名欧洲科学家组成的观测组利用欧洲南部天文台安置在智利的拉希腊高山天文台的光谱天文望远镜观测到的。为了找到这颗疑似宜居星球，科学家们一一排查了100多颗恒星及其周围的行星系统。
一些天文学家认为，此次发现肯定会引发对暗弱恒星周围的行星的关注。地球附近大约80％的恒星都是红矮星。就在几年前，天文学家还认为红矮星周围的行星系统不可能是生命的栖居地。而在这次研究中，90％的时间也都用在观测与太阳类似的星系上，没想到在一个暗弱的红矮星身边找到了突破口，或许将来还会发现成百个宜居星球，但“58lc”在宇宙史上将占据第一的位置。
人类移居“581c”有几点需要考虑的：第一，“58lc”环绕恒星公转一圈只要13天，在这里人的年龄增加得更快；第二，“581c”上的重力加速度是地球上的1.6倍，你会感觉自己的体重增加了60％；第三，“581c”
距离它的恒星Gliese581的距离要比地球离太阳的距离近14倍，从“581c”上看，恒星在天空中的大小要比我们在地球上看到的月亮大20倍，而且会受到这颗红矮星的大量辐射；第四，“581c”很可能不会自转，这样它的一半一直是白天，另一半一直是黑夜。Gliese581是距离地球最近的100颗恒星之一。不过以人类目前的运载手段来说，我们用一辈子也无法抵达那里。
太阳系还有大行星吗
太阳系有几颗大行星？我们现已知道太阳系里有八颗大行星。离太阳最近的是水星，由里向外依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，最外面的第九颗行星冥王星2006年8月被降为矮行星。
对太阳系八大行星的认识，有悠久的历程。古时人们在天空中仅能看到火星、金星、火星、木星、土星这五颗行星。我国古代称金星为太白，木星为岁星，水星为辰星，火星为荧星，土星为填星或镇星。
在国外，古罗马神话中各种神的名字成为星的名字，如称水星为商神麦邱立，火星为战神马尔斯，木星为爱神丘比特，金星为太阳神阿波罗的先驱和使者。
太阳系里的八颗大行星，如同一母所生的八个兄弟，它们不但排列得很规则，而且像赛跑运动员在一个场地上比赛，非常有秩序地沿着各自的跑道，一刻不停地朝同一个方向绕着太阳在转圈子。虽然它们有的跑得快，有的跑得慢，但从来不争抢跑道。
虽然冥王星被降为矮行星，很多人还是把那里看作太阳系的边界，认为太阳系的半径就是40天文单位。
太阳系是否还有大行星呢？对于这个谜的答案，不少科学家一直在不懈地寻找。
1951年，美籍荷兰天文学家柯伊伯提出自己在海王星轨道外，离太阳40～50天文单位处可能找到了另一颗大行星。2005年7月29日，美国天文学家布朗宣布在大约100天文单位处发现了一颗柯伊伯带天体阋神星，直径达冥王星的15倍。大多数天文学家不同意把它称作行星。
那么，在比冥王星更远的太阳系外围，会不会有像火星、地球这样的岩石行星呢？科学家认为这是有可能的，也许在冥王星外围有一些如地球大小的天体，有的甚至比地球还大。这符合一种解释太阳系形成过程的最新的时髦理论，即所谓寡头行星形成理论。
按照寡头行星形成理论，行星是由尘埃粒子逐渐积聚起来形成的，这些尘团增长到小行星那么大，其中有一部分会继续增长，以至大得呈现出明显的引力场，使自己的质量更快速地增长，每一个都达到像一颗大行星那么大。这些天体就是所谓寡头行星，因为它们的引力对周围起着如同寡头一样的支配作用。
20世纪末，科学家逐渐达成共识，在当时的九大行星轨道之间是找不到大行星的，只有在水星轨道以内，或者到冥王星轨道以外才能找到，前者称为“水内行星”，后者称为“冥外行星”。
科学家从20世纪就努力寻找水内行星。虽然有的发现了一些“蛛丝马迹”，但经不少科学家的检验，没有到水内行星的身边去实地观测。1976年美国专门发射了一艘宇宙飞船在那里整整寻找了一年，也没有找到可以证明存在水内行星的痕迹。由此看来，存在水内行星的可能性十分渺茫，甚至可以完全排除了。
科学家为寻找新的行星也做了许多工作，他们用超大型望远镜对准这颗未知行星可能出现的地方，拍摄了数以万计的照片，希望从这些照片中像沙里淘金似的找到它。此外，美国发射的“先驱者”10号和“先驱者”11号宇宙探测器，在太阳系边缘附近做了大量观测，企图找到冥外行星。
太阳系究竟还有没有大行星？至今说法不一，仍然是一个谜。也许，这个谜将由你来揭开。
彗星不为人知的秘密
彗星又称“扫帚星”，因为它出现时，拖着一个像扫帚似的长长的尾巴而得名。我国古代曾把扫帚星的出现看做一种不祥之兆。民间把彗星贬称为“扫帚星”“灾星”。人们把彗星的出现和人间的战争、饥荒、洪水、瘟疫等灾难联系在一起。
公元1066年，诺曼人入侵英国前夕，正逢哈雷彗星回归。人们怀着复杂的心情注视夜空中这颗拖着长尾巴的古怪天体，认为是上帝给予的一种战争警告和预示。后来，诺曼人征服了英国，诺曼统帅的妻子把当时哈雷彗星回归的景象绣在一块挂毯上以示纪念。
我国古代对于彗星的形态已很有研究，在长沙马王堆西汉古墓出土的帛书上就画有29幅彗星图。在《晋书·天文志》中清楚地说明彗星不会发光，是因为反射太阳光而被我们看见，且彗尾的方向背向太阳。
一般彗星由彗头和彗尾组成。彗头包括彗核和彗发两部分，有的还有彗云。并不是所有的彗星都有彗核、彗发、彗尾等结构。
彗星没有固定的体积，它在远离太阳时，体积很小；接近太阳时，彗发变得越来越大，彗尾变长，体积变得十分巨大。彗尾最长竟可达2亿多千米。彗星的质量非常小，绝大部分集中在彗核部分。彗核的平均密度为1克／立方厘米。彗发和彗尾的物质极为稀薄，其质量只占总质量的l％～5％，甚至更小。彗星物质主要由水、氨、甲烷、氮、二氧化碳等组成，彗核则由凝结成冰的水、二氧化碳（干冰）、氨和尘埃微粒混杂组成，是个“脏雪球”。
彗星和行星一样，也是绕太阳运行。彗星的轨道与行星的很不相同，它是极扁的椭圆，有些甚至是抛物线或双曲线轨道。轨道为椭圆的彗星能定期回到太阳身边，称为周期彗星；轨道为抛物线或双曲线的彗星，终生只能接近太阳一次，而一旦离去，就会永不复返，称为非周期彗星，这类彗星或许原本就不是太阳系成员，它们只是来自太阳系之外的过客，无意中闯进了太阳系，而后又回到茫茫的宇宙深处一去不复返。周期彗星又分为短周期（绕太阳公转周期短于200年）和长周期（绕太阳公转周期超过200年）彗星。
宇宙中彗星的数量极大，但目前观测到的仅有约1600颗。这么多彗星又是从哪来的呢？
彗星的起源是个未解之谜。有人提出，在太阳系外围有一个特大彗星区，那里约有1000亿颗彗星，叫奥尔特云。由于受到其他恒星引力的影响，一部分彗星进入太阳系内部，由于木星的影响，一部分彗星逃出太阳系，另一些被“捕获”成为短周期彗星。也有人认为彗星是在木星或其他行星附近形成的。还有人认为彗星是在太阳系的边缘地区形成的，甚至有人认为彗星是太阳系外的来客。
彗星还有很多不为人知的秘密，要完全解开这个拖着长尾巴的天体之谜还有待人们进一步探索。
小行星起源之谜
大约在200年以前，人们还不知道有小行星，只是根据大行星排列的规律，认为好像在火星和木星之间，还应有一颗行星，但是人们始终没有发现它。
1801年的新年之夜，第一颗小行星被发现了。虽然它也是绕着太阳运转的，但是比起大行星来，它太小了，比地球的卫星月球还小，所以把它叫做小行星，并且用希腊神话中的Ceres（谷神）给它起了名字，叫它谷神星。往后小行星发现得越来越多，就按照发现的先后次序给它们编号，每个都有一个专门的名字。
成千上万的小行星，大多在火星和木星轨道之间，如同大大小小的一座座山、一块块的巨石，绕着太阳公转。它们无名无姓，它们不声不响，静悄悄地成群地在各自的轨道上运动着。偶然也有出轨的行动，有的被靠近它的大行星吸引，掉到大行星上去；有的互相碰撞，同归于尽。但是这些现象，我们从来没有见过，因为它们太远、太小，人眼是看不见的。
从巡天观测的照片中估计小行星的数目有近50万颗。为什么在火星和木星轨道之间会有如此庞大的小行星群？关于这个问题有过很多猜测和假设。
当1804年第三颗小行星被发现后，一位德国科学家假设火星和木星之间原来存在一个大行星，后来不知什么原因爆炸了，已经发现的3颗小行星就是它爆炸后的3块大碎片。他预言一定还有许多小行星存在。进入20世纪后，“爆炸说”重又引起某些科学家的重视。
另一种假设是“碰撞说”。这种假设认为，在火星、木星之间的区域，原来存在着几十颗类似谷神星、智神星大小的“中介天体”，由于它们的轨道分布杂乱，在漫长的岁月中互相发生猛烈碰撞，碰撞碎裂形成了千万颗小行星，而最早发现的4颗小行星则是碰撞事故的幸免者。
近20年来，关于小行星起源的假设又有了新的发展。新的观点认为：小行星有与大行星一样的形成过程，是从同一块“原始星云”中脱胎而出的，只是大行星发展比较完全，小行星由于各种原因中途“流产”了，未能“发育”完全。小行星带与土星环在某种程度上是可以类比的。
这些假设从某些方面解释了小行星的起源，但又都存在很多问题。现在，越来越多的天文学家认为：小行星的起源是太阳系起源问题中不可分割的一环。这些小天体是太阳系中珍贵的“化石”，它们记载着行星形成初期的信息。
小行星在太阳系中已经运行了40多亿年，由于它们的质量很小，不像地球那样曾经发生过的沧海桑田的重大变质过程，因此保留了太阳系形成初期的原始状态，对于研究太阳系的起源有重大价值。通过对小行星轨道研究，也有助于测定一些天文基本数据和对太阳系演化的研究。未来还可能到某些小行星上发现新的矿藏，或者也可能作为飞往别的行星的中间站。
比较接近地球的小行星，对地球存在着潜在的危险，就像1994年彗星碰撞木星那样，地球也可能被小行星碰撞而产生巨大的灾难。因此密切关注接近地球的小行星而且采取有效的对策，从而保护地球的安全已成为科学研究的重大课题。现在全世界已经在联合行动，我国也已成为其中的重要成员。
小行星的研究对人类研究宇宙空间有着重要意义，随着科技的发展，小行星的诸多神秘面纱也会渐渐被揭开。
太阳中微子到哪里去了
日升日落，这样的景象人们可以说是司空见惯了。然而，太阳内部究竟是什么样子？恐怕没有谁能够真正说得清楚。因为，人们平常对太阳的观测，不论用的是什么手段，不论是可见光还是射电波、紫外线、X射线等，基本上只能看到它的表面和大气中的一些现象。日震为我们提供了太阳内部的部分信息，但这种信息可以说非常有限，更为关键的是这样并不能深入到太阳最核心的部分。
在这种情况下，中微子——这种物质结构中的基本粒子之一，向焦灼的科学家们伸出了宝贵的支持之手。
中微子是什么样的东西呢？它哪来那么大的本领？
我们知道，小到纸张、铅笔，以及塑料、橡皮、布匹等等，都是由无数分子组成的，而分子一般则是由两个以上的不同化学元素的原子组成。譬如，我们生活中不可缺少的水，就是由两个氢原子和一个氧原子合在一起组成的。
那么，原子是由什么东西组成的呢？是由比它还要小得多的基本粒子组成的。到目前为止，已经发现了好几十种基本粒子，如光子、电子、质子、中子等，中微子是其中的一种。
中微子的存在早在20世纪30年代初就有人提出来了，20多年后从实验中得到证实。中微子是一种性质很特别的基本粒子，它的质量小得不能再小，几乎快接近于零了。它不带电，也不与一般物质打“交道”，是个脾气孤僻又很难跟它“对话”的家伙。
有意思的是，太阳中心在热核反应过程中，却产生出大量的中微子，每秒钟约有2×1038个。由于它们对别的物质概不理睬，势必就浩浩荡荡迅速穿过太阳内部各层，直奔浩渺的宇宙空间，而其中的一部分就直奔地球而来。
根据理论推算，每秒钟、每平方厘米的地面上大概落下600亿个中微子——想想看，我们的头顶上要承受多少中微子的袭击呀！比雨点不知密了多少倍呢！不过，我们一点都不必担心，中微子的质量实在是微小，以至于可以忽略不计，所以我们不仅对它没有丝毫的感觉，而且也不会受到它任何的伤害。
显然，从太阳核心部分来的中微子，必然带着太阳核心部分的宝贵信息，而如此大量的中微子亲临地球，向人类报告太阳内部的温度、压力、密度和各种物理状况，这对人类来说，真是“踏破铁鞋无觅处”的绝好机会。
知道有大量中微子来到地球上，那还是比较容易的，不过要想真正抓住它们，哪怕是只抓住少数“代表”，可就不那么容易了。为了排除一切干扰，包括避免由宇宙线产生的中微子混进来“捣乱”，英国布鲁克黑文实验室的戴维斯等科学家，于1955年布置了一个特殊的“陷阱”，就像捕捉野兽那样，等待中微子来自投罗网。
他们的“陷阱”是个大容器，装下了39万升（开始实验时只装了3900升）、重600吨的四氯化二碳溶液。容器安置在一座报废了的在地面下1500多米深的金矿矿井里。这对中微子来说是无所谓的，因为它不会与别的物质发生作用，钢筋水泥、铜墙铁壁、上层岩石都挡不住它，它会轻而易举地直接来到矿井，穿透容器壁，而与溶液发生作用。
从计算情况来看，大体上1.8×1035个化学元素氯的原子，平均可以在一秒钟内抓到一个中微子，而溶液中大致有超过2×1030个氯原子。这么算起来，戴维斯等人布置的陷阱每天只能落进去1.1个中微子，可以说是不多。我们把一件很困难完成的事比作大海捞针，而逮住中微子可是比大海捞针还要难得多。
结果怎么样呢？
经过10多年的探测，有了初步结果，“中微子被逮住了”的消息不胫而走，立即轰动了全世界。天文学家们为抓获了直接从太阳核心部分来的物质而兴高采烈，并寄予很大希望。可是，好景不长，戴维斯等很快发现，实验结果与理论推算不符合。原本希望每天能捕捉到1.1个中微子，实际情况却有很大出入。1973年的实测结果是每5天“捉”到1个中微子，有时候则是接连好几天1个中微子的影子都不见。1978年得出的结果是，平均2.3天得到1个中微子。大体说来，中微子的探测值只是理论值的1／3，两者相差颇多。
戴维斯及其合作者对陷阱和实验步骤的全过程做了反复的推敲和考察，认为容器、溶液和整个实验工作是无可指责的。这意味着中微子理论确实出现了“危机”，这就是直到现在仍使科学家头疼的中微子“失踪”案。
可是很奇怪，太阳中微子究竟躲到哪里去了呢？
迷惑之余，人们也因此受到启发，认为中微子的失踪至少反映出三个方面的问题：
第一，也许我们对于太阳内部构造、处于特殊状态下的物质性质，了解得太少了，甚至有严重缺陷和错误，应该重新掌握大量第一手资料，建立更加符合实际情况的理论模型。
第二，也许我们已经建立起来的热核反应的理论有问题，尤其是在太阳内部的具体条件下，中微子的产生理论和机制可能都有误，需要重新考虑，也许就根本没有产生出那么多中微子。
第三，对中微子本性的了解、对中微子在从太阳到地球的过程中某些性质是否会改变等，在认识上也许都还存在不少问题。
为了解释观测与理论之间的矛盾，科学家们从不同的角度提出的假说已达好几十种。下面是其中的几个例子。
太阳内部重元素的含量，现在一般都定为2.5％。如果这个比例能降低到0.1％的话；如果太阳内部的自转比表面快得多，中心部分的自转比表面快2倍的话；如果太阳核心部分的磁场特别强的话；如果太阳中心有个半径只有几厘米而质量达到太阳的十万分之一的微型黑洞的话……太阳中微子的理论值就会比现在所认为的小得多，它就能与观测值比较符合。
这类“如果”还可以举出一些，但是，不管情况究竟怎么样，是否有点道理，所有这些假说给人总的感觉就是：假说都是为了适应观测值的需要，而特意生搬硬套地“制造”出来的，不能解决什么根本问题。
有人将太阳中微子的“失踪”，跟太阳耀斑联系在一起。也有人认为，太阳中微子流的数量随时间而变化，可能与太阳活动存在着一定的关系。
有人主张太阳的组成成分、中心温度，与传统的认识也许有所不同，正是这些因素影响着中微子数目的多少。
有人指出，应该重新测定中微子的质量，也许能从这里找到中微子“失踪”案的答案。几乎已成定论的太阳核心热核反应过程，也许事实上并不完全是那样。再说，中微子从太阳飞到地球的8分多钟时间内，在奔走了1.5亿千米之后，它本身会不会表现出“疲劳”而变得“衰弱”些呢？
总而言之，已经提出来的假说真是五花八门，但都不成熟。看来，最好的办法莫过于继续加强观测和实验，进一步搜集和掌握更多的有说服力的第一手资料。
戴维斯的实验没有取得预期的结果。他失败了，但并没有灰心。他准备建立一个灵敏度更高的“陷阱”，以便用来捕捉更多的中微子。日本神冈的中微子监测器已运转了好几年；前苏联北高加索地区匹克桑河床下面的地下实验室正在进行一项非常重要的实验，它能探测到的中微子范围比前面介绍的美国和日本的要广得多；意大利罗马附近大萨索山地下实验室和加拿大布置在深2000多米镍矿井中的中微子实验室，也都在分头积极进行各具特色的实验。
我们相信，总有一天太阳中微子之谜会被揭穿，“失踪”案最后会水落石出。
扑朔迷离的“复仇星”
在天文学上，一般把围绕一个公共重心互相做环绕运动的两颗恒星称为物理双星；把看起来靠得很近，而实际上相距很远、互为独立（不做互相绕转运动）的两颗恒星称为光学双星。光学双星没有什么研究意义，而物理双星是唯一能直接求得质量的恒星，是恒星世界中很普遍的现象。
一般认为，双星和聚星（三至十几颗恒星组成的恒星系统）占恒星总数的一半多。太阳作为一颗比较典型的恒星，它是否也有自己的伴侣——伴星呢？或者说，它是否也属于一种比较特殊的物理双星呢？近几年来，这是科学家非常关心的问题，这个问题是由地球上物种绝灭问题提起来的。
随着现代考古学的进展和放射性同位素测定年代的技术应用于考古学，人们发现，在过去的6亿年中，地球上至少发生过5次大的和几次小的生物绝灭。譬如，其中主要的有5亿年前的寒武纪绝灭，导致三叶虫类从地球上消失；2.48亿年前二叠纪发生的一场最大的生物绝灭，约有90％以上的海洋生物绝种；大约在6500万年前的白垩纪，地球上的庞然大物恐龙以及70％的动植物种绝灭了。
引起这种大规模物种灭绝的原因是什么呢？有些科学家指出，这是由于地壳板块的漂移，形成大地震和造山运动，新的大陆和海洋出现，引起生态环境的变迁，物种因此而发生大规模灭绝。这个理论的问题在于，大陆板块漂移是较慢的，而且是不间断的，为什么物种大规模灭绝带有突发性，好像是“一下子”就被毁灭了呢？1977年，美国地理学家阿瓦兹与他的父亲——诺贝尔物理学奖获得者刘易斯，提出了恐龙灭绝与白垩纪末期的陨石雨有关的假说，其中提到可能有一颗小行星碰撞地球导致恐龙灭绝。
1984年，美国的两位古生物学者，对地球上物种灭绝情况做了统计分析研究。结果发现，在过去的2.5亿年中，生物灭绝似乎有一定的规律：约每隔2600万年出现一次灭绝高峰期。如此准确的周期性意味着什么呢？人们根据古生物学者推算出的生物灾难期，对地面大陨石坑形成年代进行了考察，发现在生物灾难期间形成的陨石坑，比其他年份多得多。有的天文学家认为，这可能是由于彗星周期性地轰击地球而引起的。因为，在银河系平面中，宇宙尘埃比较密集，当太阳带领太阳系全体成员经过此平面时，宇宙尘埃就会扰动彗星云，引起彗星轰击地球，导致生物的大规模灭绝。
因此，对于大多数天文学家而言，有过太阳具有伴星这样的想法是一件非常自然的事情。当人们发现天王星和海王星的运行轨道与理论计算值不符合时，曾设想在外层空间可能另有一个天体的引力在干扰天王星和海王星的运动。这个天体可能是一颗未知的大行星，也可能是太阳系的另一颗恒星——太阳伴星。
为了解释美国那两位古生物学家的发现，1984年，美国物理学家穆勒和他的同事共同提出了太阳存在着一颗伴星的假说。与此同时，另外的两位天体物理学者维特密利和杰克逊也独立地提出了几乎完全相同的假说。
穆勒在和他的同事们讨论生物周期性灭绝的问题时说：“银河系中一半以上的恒星都属于双星系统。如果太阳也属于双星，那么我们就可以很容易解决这个问题了。我们可以说，由于太阳伴星的轨道周期性地和小行星带相交，引起流星雨袭击地球。”他的同事哈特灵机一动，说：“为什么太阳不能是双星呢？同时，假设太阳的伴星轨道与彗星云相交岂不是更合理一些？”于是，他们在当天就写出了论文的草稿。他们用希腊神话中“复仇女神”的名字，把这颗推想出来的太阳伴星称为“复仇星”（Nemesis）。
前面所提到的彗星云一般称为“奥尔特云”，它是以荷兰天文学家奥尔特的名字命名的绕日运行的一团太阳系碎片，奥尔特曾认为它距离太阳15万天文单位（日地平均距离），可能是一个“彗星储库”，其中至少有1000亿颗彗星。由于太阳伴星在彗星云附近经过，使彗星运动轨道发生变化，因此引起彗星撞向地球，结果引起了生存条件的变化。穆勒说，这种彗星雨可能持续100万年。这一观点与某些古生物学家设想物种灭绝并不是那么突如其来的意见是一致的。
人们考虑到，如果太阳有伴星的话，在几千年中似乎却没有人发现过，想必它是既遥远又暗淡的天体，而且体积不大。这是很有可能的情况，因为在1982～1983年，天文学家利用红外干涉测量法，测知离太阳最近的几颗恒星都有小伴星，这种小伴星的质量仅相当于太阳质量的1／15～1／10。此外，在某些双星中，确实还有比这更小的伴星存在着。
自从太阳伴星——“复仇星”的假说公诸报端，科学家们开展了认真热烈的讨论。人们根据开普勒定律推算，若其轨道周期为2600万年，那么轨道的半长轴应该是地球轨道半长轴的88000倍，约1.4光年，即太阳伴星距太阳比任何已知恒星要近得多。
1985年，美国学者德尔斯莫在假设“复仇星”确实存在的前提下，用一种新方法算出了这颗星的轨道。他首先对最近2000万年左右脱离奥尔特云的那些彗星进行统计、调查，对126颗这样的彗星及其运动做了统计研究，断言他的统计可靠性达95％。他确定，大多数这类彗星都做反方向运动，即几乎与太阳系所有行星运动的方向相反。根据这些彗星的冲力方向算出，在不到2000万年以前，奥尔特云从某一其他天体接受到一种引力冲量。他认为，这是由一个以0.2千米／秒～0.3千米／秒速度缓慢运行的天体引起的，“复仇星是一种令人满意的解释”。
德尔斯莫根据动力学算出，“复仇星”的轨道应该与黄道几乎垂直，它目前应该接近其远日点（距太阳最远的点），而它的方向应该是离开黄极5度左右。
美国学者托贝特等计算了“复仇星”可能的轨道因星系“潮汐”——即太阳系以外的物质引力影响而产生的轨道变化。考虑到这颗星可以运行到离太阳很远的地方，很容易受到别的天体引力的影响。托贝特说，即使它原先的轨道很稳定，也不可能在从太阳系存在以来的46亿年中，轨道一直保持不变。许多研究者同意这样的看法：这颗轨道周期为2600万年的伴星的预期寿命至多为10亿年。这就意味着，它可能是在太阳形成之后很久才被太阳“俘获”的，或者就像有的科学家指出的那样：在“复仇星”刚形成时，它和太阳之间的联系要比现在紧密，其周期为100万年～500万年，后来由于其他天体的引力“牵引”而外移到现在的轨道，这种外移最终会导致它脱离太阳的引力影响。
为了寻找“复仇星”，穆勒等人用大型天文望远镜拍摄了大约5000张北半球暗星的照片。他计划，每隔一段时期拍摄一次，再比较一下哪些暗星存在较大的“自行”，它们就是“复仇星”的候选者了。如果他们在北半球找不出这样的星体，他们还将探查南半球天空。一般认为，太阳伴星应属于一种较小的恒星——红矮星。可是，目前人们还没有南半球天空的红矮星表，观测上的困难是很多的。穆勒说：“如果我们找到了一颗近似的星体，接下来事情就好办了。”一旦从大海里捞出了几枚针，要证明这确实是那枚针就不难了。
针对太阳系的现状，有一些天文学者认为，太阳伴星由于某种原因未能形成，而形成了八大行星及其卫星、小行星和彗星，等等。美国天体物理学家韦米尔和梅梯斯的研究认为，尚未发现的太阳第九颗大行星（经常写为X行星）可能是引起周期性彗星雨——生物大规模灭绝的原因。
韦米尔他们是在把前人两个设想合并到一起后，创立这种新颖的解释的。这两个设想是：在海王星轨道之外存在着X行星；以及认为在海王星之外的太阳系平面中可能有一个彗星盘或彗星带。在他们设计的一个模型中，X行星周期性地从上述彗星带近旁穿过，破坏彗星轨道，使大量彗星冲向太阳系内部。韦米尔说，这个理论的优点之一是X行星的轨道距离太阳要比“复仇星”近得多，因而将十分稳定。X行星轨道平面与太阳系平面呈45度倾角，设想它每1000年沿轨道运行一周。但是它也会受到其他行星引力的牵引而引起轨道变迁，每隔2600万年，当其运行到接近上述彗星带时，就会触发一场彗星雨。
美国科学家海尔斯综合了不规则地通过“复仇星”轨道的恒星的各种作用，估计出“复仇星”在过去的2.5亿年中，其轨道周期的变化应为15％。鉴于此，人们认为，不管是哪种情况，在“复仇星”可能的轨道上，所有的扰动都意味着天文钟的调谐并不那么精确。而如果这颗太阳伴星确实存在的话，人们不应该期望它触发彗星雨和引起大规模物种灭绝的周期十分精确。遗憾的是，至今缺乏更好的地质资料，尤其是陨石坑方面的资料。地球上的证据的不确定因素太大，以至于无法准确地说出“复仇星”天文钟的周期性能精确到什么程度。
总而言之，根据科学家们的研究推测，太阳很可能存在或有过伴星，但是要找到它并证实它，确实是一件困难的事，人们期望着科学家们早日解开这个宇宙之谜。
太阳冕洞之谜
太阳大气最外面的一层叫做日冕。冕的本意是礼帽，日冕确实像顶硕大无比的帽子，从四面八方把太阳盖得严严实实。
除非用一种专门的仪器，否则，平常我们是无法对日冕进行观测的。只有在日全食的时候，才有机会看到它数十秒或者数百秒钟。日冕一般分为内冕和外冕两部分，从空间拍摄的日冕照片上，可以看到外冕最远一直延伸出去好几十个太阳半径那么大的距离。
日冕呈现出白里透蓝的颜色，柔和、淡雅，逗人喜爱。日冕虽然不亮，但从肉眼观测或者拍下的照片来看，各处亮度还比较均匀，没有太明显的差别。可是，从空间拍下的日冕X光照片上看起来，它却是另外一个模样。其中最引人注意的是，日冕中有着大片不规则的暗黑区域，它们并不很稳定，形状时有变化，有人把它们比喻为是日冕中出现的“洞”，冕洞的名称就是这么来的。说实在的，“冕洞”这个名字并不恰当，因为它基本上都是长条形的，有时从太阳的南极或者北极，一直伸展到赤道附近，长好几十万千米。从X射线的角度来看，说它是“洞”还勉强可以，冕洞里确实是“空洞洞”的，穿过冕洞可以直接看到光球，光球是完全不发射X射线的，所以在X光照片上，冕洞表现为暗黑色的一片，看起来像是好端端的一个圆面上，被涂黑了一大片。
我们都有这样的生活体验：风从东面吹来的时候，树叶、炊烟以及我们的衣服和长发，都向相反的西面飘起来。天文学家们从彗星尾巴老是背着太阳这一点得到启发，猜测太阳是不是也刮“风”？当然，这风指的是从太阳向外抛射出来的带电的物质粒子等。正式提出“太阳风”的名称并得到确认，那是20世纪50年代的事。
太阳风是从太阳面上什么地方往外吹出来的呢？这个问题一开始没有得到圆满的解释。
在20世纪30年代之前，科学家们惊奇地发现，某些磁暴——地球磁场的强烈骚动是周期性的，每隔一定的周期就重复出现，周期是27日。显然，产生这种磁暴的原因也应该具有27日的周期。科学家们很自然地想到了太阳，它赤道部分的会合周期也是27日，可见这两者之间存在着某种关系。
周期性发生的磁暴与太阳赤道部分的哪些区域有关呢？这是些什么样的区域呢？多少年来，一直没有人能说清楚。这些神秘的区域被叫做“M区”，但谁也没有在观测中发现过M区。
在对冕洞的探讨和研究过程中，天文学家们找到了根据而恍然大悟：40多年来踏破铁鞋无觅处的M区，原来就是太阳赤道部分的冕洞，从它那里使劲地往外“吹”的带电物质粒子，就是好几百年“视而不见”的太阳风。
冕洞、M区、太阳风，三者合一，不仅解释了一直存在的一些疑难问题，也推动了科学家们去进一步探讨由日冕和冕洞反映出来的新现象。
20世纪60年代以后，一系列的空间探测器为我们取得了大量的有关日冕和冕洞的第一手资料。尤其是“天空实验室”的发射成功，在其从1973年5月～1979年6月运行期间，特别是三次载人飞行期间，主要的观测对象就是太阳，总共拍摄了18万多张珍贵的太阳照片，为我们深入认识太阳和日冕做出了贡献。
“天空实验室”飞行期间，正是太阳活动并不太剧烈的时期，太阳面上的冕洞总面积竟然达到20％的样子，其中小的也许只占1％，而大的可达5％。太阳表面的1％大体上是600多亿平方千米，这些冕洞有多大呀！在太阳活动剧烈的时候，冕洞的面积是否会更大更多呢？多到什么程度呢？现在还说不太清楚。
有趣的是，太阳两极处冕洞面积的总和可以说是相当稳定的，加在一起可达到太阳表面总面积的15％左右，也就是一个极处的冕洞面积扩大时，另外一个极处的冕洞就缩小，反过来也一样。为什么两极的冕洞面积之和基本上保持不变呢？难以理解！
冕洞是太阳大气中一种寿命较长和比较稳定的现象，一般可以存在相当于5个太阳自转周期那么长时间，有的甚至达到10个周期。小冕洞的寿命比较短，也许只存在二三十天，大致相当于1个太阳自转周期。冕洞面积的增长和减小速度比较平稳，而且大体相同，约1万平方千米／秒。为什么冕洞存在的时间那么长，比黑子长得多呢？为什么它面积的增长速度和减小速度又大体相同呢？难以理解，也难以解释清楚。
冕洞是太阳上的一种比较稳定的现象，这是科学家们长时间研究的结果。但是，空间观测给科学家们的提示是：日冕的短时间的“瞬时”现象，不仅存在，而且很壮观。从“天空实验室”对太阳所做的精细观测表明，日冕经常发生突如其来的、相当猛烈的抛射现象，大量物质一下子从冕洞排山倒海般地向四面倾泻，使附近的日冕部分发生明显的改变。一次这样的瞬时现象可以短到几分钟，长到一两个小时。在此期间被抛出的物质少则数百亿吨，多则上千亿吨，物质被抛出的速度可以达到500千米／秒以上。这种瞬时现象是怎样发生的？是由于什么机制触发而形成的呢？它与太阳的整体活动有什么关系？等等，现在都还难以理解和解释。
科学家们确实已经知道了不少关于冕洞的物质和情况，也确实有许多现象还没有得到满意的解释。除了上面提到的冕洞的面积、寿命、增大和减小速度以及瞬时现象等之外，这里再列举几个方面。
冕洞的分布：最近20多年来，观测到的所有冕洞几乎都跟同一个太阳半球上的极区冕洞联系在一起，而且往往延伸到另一半球。换句话说，在太阳北半球出现的冕洞，从北极区开始向南穿越整个北半球，穿过赤道，一直延伸到南纬20度左右；南极区的冕洞则与南半球上的冕洞联结在一起，并一直延伸到北纬20度左右。为什么会是这样的分布情况呢？还不清楚。
冕洞的旋转：太阳大气中的多数现象的旋转情况是这样的，所处的日面纬度越高，绕太阳旋转的速度越慢。这就是所谓的较差自转，或较差旋转效应。冕洞似乎不遵守这种效应，它以自己的方式随着太阳自转，相对于太阳来说，它的位置基本不动，近似于所谓的刚体旋转。譬如同样都是在日面纬度40度处，冕洞的旋转速度比黑子要快7％左右，比赤道区域的冕洞只慢0.5％～1.0％，可说是相差无几。为什么冕洞不做较差自转？目前还不太清楚。
冕洞与磁场的关系：冕洞总是出现在太阳面上大而只有单极（正极或负极）的磁区域中，它因此而被区分为正极型和负极型两种。可是，并不是每个大的单极磁区中都会产生冕洞。就磁场强度来说，冕洞中的磁场是不均匀的；冕洞与无冕洞区的磁场并没有明显的差别，而且比太阳活动区要弱。可以认为，冕洞的产生和存在与磁场强度的大小，没有太大的关系，至少不是起主导作用的关系。
那么，冕洞究竟是怎么形成的呢？冕洞出现的频率有什么规律吗？冕洞的边界是如何逐步变化的？如果说，冕洞的发生和形成是由于太阳上的某种特殊过程的结果，那么这个特殊过程又是什么呢？
冕洞及其所在的日冕，为科学家提供了许多令人惊奇而难以理解的现象，而对这些现象的本质的认识，我们还处在茫然无知或者说刚开始探索的阶段。
耀斑之谜
太阳物理学是天体物理学中最重要和最出色的部分之一，而对于“精耕细作”过的太阳来说，耀斑又是太阳物理学家最感兴趣的课题。为什么如此呢？因为太阳上最激烈的活动现象是耀斑，对地球影响最大的日面现象也是耀斑，当代太阳物理学中最大的难题还是耀斑。
太阳是一个高温气体球，由于太阳物质的透明性不佳，用光学望远镜或射电望远镜只能直接看到它的外层——太阳大气。太阳大气从下到上分成三层，即光球、色球和日冕。在色球与日冕之间，有时会出现亮度突增的现象，即这块区域突然变得比周围明亮。与此同时，射电波、紫外线、X射线的流量也突然增加，有时还会发射高能射线和高能带电粒子。这种太阳局部地方的辐射突然增加现象，就是太阳耀斑。随着对太阳研究的不断发展，以及对太阳耀斑理解的逐步深入，天文学家提出了“品种”繁多的耀斑概念。例如，把发射可见光增强辐射，并可用单色光观测到的耀斑区称为光学耀斑；把与光学耀斑相类似，用X光观测到的耀斑区称为X光耀斑；把会发出完整的连续光谱，在白光照片上也能看见的称为白光耀斑；把发射高能质子流、产生太阳质子事件的耀斑为质子耀斑；另外还有能被地面观测宇宙线的设备记录到宇宙射线粒子的宇宙线耀斑，等等。
耀斑最突出的特征是来势凶猛、能量大，在短短的一二十分钟内，一个大的耀斑可以释放1×1012～1×1022焦耳的巨额能量，相当于10万～100万次强火山爆发的能量和。如此大的气魄，是地球上的自然现象望尘莫及。
天文学家把增亮面积超过3亿平方千米的称为“耀斑”，不到3亿平方千米的称为“亚耀斑”。耀斑分为四级，分别以1、2、3、4表示，在级别后面加上f、n、b，分别表示该耀斑亮度为弱、普通、强。所以最大最亮的耀斑是4b，最小最暗的是1f。
耀斑的破坏行为
太阳是地球能量的源泉，如果太阳打个“喷嚏”，地球都会“感冒”。那么，称为太阳上“惊天动地的爆炸”的耀斑，毫无疑问地会对地球造成强烈的影响。
耀斑发射出强烈的短波辐射，严重地干扰了地球低电离层，使短波无线电波在穿过它时遭到强烈吸收，致使短波通信中断。耀斑发射的带电粒子流与地球高层大气作用，产生极光，并引起磁暴。耀斑的高能粒子会对在太空遨游的宇航员构成致命的威胁。近些年来，科学家还把地球演变、地震、火山爆发、气候变化，甚至心脏病的发生率、交通事故的出现率与耀斑暴发联系起来。为了避免和减轻耀斑造成的危害，许多科学工作者正孜孜不倦地从事耀斑预报的研究。但像地震预报一样，这是一个十分艰深的课题，由于我们对耀斑产生的规律和机制知之不多，充其量只能预测在日面哪些区域可能出现耀斑，至于什么时候出现就很难预料了。最近，北京天文台的一些天文学家在观测中发现，在耀斑暴发出现前数小时，日面磁场图上呈现红移现象，这种耀斑前兆红移现象，反映出物质向下沉降的倾向。学者们认为，对这种现象的深入研究及获得更多的观测结果，有可能为太阳耀斑预报提供一种新的有力手段。
太阳耀斑的研究具有重大的意义，其重要性不仅在于日地关系的认识方面，也因为它的研究同天体物理学中其他领域的研究有着密切的关系。太阳耀斑现象只是自然界中所广泛发生的耀斑现象中的一个特殊情形。通过对太阳耀斑的研究，可以了解许多其他有关的恒星和星系。同太阳耀斑有关的物理机理也可能用来解释其他天体物理现象，如耀星、射电星系、类星射电源、X射线星和射线暴发等。这些都增加了太阳耀斑问题的重要性和天文学家对其研究的兴趣。
耀斑的形成
耀斑的巨大能量来自磁场，这可以说已成定论。简单的计算表明，一个强度为100多高斯、体积为1×1026立方厘米的磁场区域，一旦土崩瓦解，它释放的磁能供给一次大耀斑暴发绰绰有余。因此，寻找耀斑的基本能源并不是特别困难的事，困难在于解释这些能量转变成何种形式才能产生耀斑。也就是说，磁场这个魔术师是怎样像变戏法一样把耀斑这个怪物弄出来的？是什么原因使储存在磁场中的能量一下子突然释放出来？另外，许多种性质相差悬殊的辐射怎么会一起迸发出来？为什么低温的可见辐射与高温的X射线一道出现？这些都是天文学家一直未能解决的耀斑中的关键问题。
在本质上，关于耀斑起源的所有理论都认为，活动区中的强磁场起着重要的作用。因为耀斑的发生、位置和形状明显地表明它们同磁场的关系密切。分歧在于能量储存的两个主要问题：其一，耀斑能量是否是在耀斑过程中或在此之前由下面进入大气层的？若在此之前，则时间多长？是几十分钟、几小时还是几天？其二，如果耀斑能量事先就储存在大气中，那么磁场的作用是主动的还是被动的？主动作用指磁能本身就是主要的耀斑能源；被动作用指磁场好像是容器、捕捉机、催化剂或引导途径一样。
认为磁能是耀斑能源的理由是：没有观测表明，在耀斑发生前能量以其他形式储存着。除磁能外，没有其他形式的能量足够大到可作为耀斑的能源。虽然耀斑发生前后磁场变化不大，但这可能是因为所测出的是光球磁场，而耀斑却发生在色球和日冕中。特别是由于所预期的磁场变化接近于磁象仪的观测极限。认为磁场只起被动作用的论据是：没有观测证明在耀斑前后磁场有显著变化。反对磁场起主要作用的有些人仍承认能量储存在日冕中，但不是磁能。也有些人认为能量全不储存在太阳大气中，并假设在耀斑过程中能量来自光球之外。
天文学家提出的耀斑模型有数十种之多，但根据当前已有的观测资料，尚难以确定哪种观点符合实际。不过大多数人认为，在耀斑发生前能量就储存在活动区中，而且耀斑的能源就是磁场本身。
从20世纪50年代开始，许多太阳物理学家致力于耀斑与磁场相互关系的研究。一般认为，磁场必须具备较复杂的磁场结构，磁场结构越复杂，越容易产生耀斑。经常发生耀斑的部位在磁场中性线（即磁场强度为零的地方）两侧，偶尔也在中性线上。美国大熊湖天文台台长齐林是这样解释耀斑发生过程的：磁场沿磁力线下来，与色球层气体相碰撞，使中性线两侧磁力线的足跟部位发光，成为人们所见到的耀斑。总之，耀斑本身是磁场不稳定的结果。正是由于磁场这种非平衡状态，导致了耀斑的暴发，以达到磁场新的平衡，耀斑的暴发过程同时也是大量能量释放的过程。较大的耀斑暴发不但由于氢原子热运动温度可达几千万摄氏度甚至上亿摄氏度，并且有很强的X射线、紫外光线以及高能质子放出。这些强烈的辐射光线增加了氢原子的压力，使氢原子、离子及其他微粒以超过1000千米／秒的速度抛出，成为太阳的微粒辐射。
地面研究
近年来，国内外天文学家在研究太阳活动区磁流体力学和太阳耀斑方面做了大量工作。从1957年国际地球物理年开始，已经历了多次太阳活动峰年，各国天文学家都非常重视峰年期的太阳观测，力求捕捉完整的耀斑资料进行形态分析和理论研究，进而了解耀斑的本质。1979～1982年太阳活动峰年期间，各国都加强了这方面的工作，成立了“太阳活动峰年”国际组织，实行区域性联合观测，频繁地进行国际间交流，硕果累累。
我国天文学家在此期间记录了不少有价值的耀斑暴发。1981年5月13日和16日，紫金山天文台接连观测拍摄到两起奇异的三级双带耀斑。这种耀斑的研究价值很高，它通常伴随着一般耀斑所没有的高能质子事件，强X射线暴以及强烈的射电暴。也就是说，它比一般耀斑的能量更大，更容易观测到它对地球物理影响的特征。北京天文台还记录了5月16日特大耀斑伴随的很强的射电爆发快速变化，揭示了极为丰富的精细结构和爆发的间接性。
云南天文台曾发现了20例十分罕见的“无黑子耀斑”。一般来说，耀斑总是出现在以黑子为主体的活动区中，仅有个别耀斑“离群索居”，出现在无黑子区域。云南天文台天文学家的研究表明，尽管无黑子耀斑与一般耀斑大相径庭，但它们都从局部磁场获取能量，因此在物理性质上是一致的。
100多年来，全世界数以百计的天文台总共只记录到40多个白光耀斑，而其中拍摄到光谱的仅3个。1981年9月5日，紫金山天文台拍摄了一个白光耀斑的整套光谱，填补了我国白光耀斑观测的空白，在全世界这是第四次。过去认为白光耀斑是最大最亮的耀斑，而这次观测到的白光耀斑却不大，因此给天文学家提出了一个新的问题：小耀斑怎么会发射出连续光谱？
自1985年起，我国有关专家学者开始为太阳峰年期的科学观测和研究做准备；1988年起，开始进行太阳物理和地球物理方面的联测；到20世纪90年代初，已取得了一批珍贵的资料。
空间研究
地面观测受到诸多限制，耀斑的紫外线和X射线等重要辐射都被地球大气屏蔽了。空间探测为耀斑研究开辟了新的窗口。1973年5月美国成功地发射了“天空实验室”，它是一个载人的空间观测站。在9个月的观测中，它的望远镜、宇航员以及在休斯敦地面总部的太阳物理学家所进行的研究，是迄今对任何天体所做过的研究中组织得最好、配合得最默契的。1973年6月15日耀斑，从它出现前到闪光和暴发阶段，直至冷却结束，“天空实验室”都做了系统的观测。分析结果表明，耀斑的暴发源是位于日冕中的微小核心，由它发射的高能粒子流沿环形轨道向下运动，一直冲击到太阳表面，耀斑的可见光辐射就是在这个运动过程中产生的，是一种副产品。另外拍摄的耀斑光谱表明，不同谱线增强、达到极大和减弱的时间参差呈现，很有顺序。这些观测事实为美国天文学家斯塔拉克的磁力线再连接产生耀斑的理论，提供了很好的证据。
1980年2月14日，美国发射了一颗主要用于研究太阳耀斑的“太阳峰年使命”卫星。作为太阳峰年国际联测的一部分，地面射电望远镜配合它，提供了比较连续的太阳计时观测记录。在地面科学家的指导下，“太阳峰年使命”卫星对1980年4月30日的日面边缘耀斑拍摄了完整的紫外线和X射线光谱，以及硬X射线单色像。1980年6月7日耀斑记录到一条能量非常高的谱线。
日本于1981年2月21日发射了一颗“火鸟”卫星，它载有上乘的观测仪器，并能不断地旋转，可以拍出X光太阳像以及不同波长的光谱。在入轨后的1年5个月中，共观测到675个耀斑，其中31个有很强的X射线，最强的一个耀斑出现在1982年6月6日，强度为12级，是有史以来记录到的最强的一次。此外，“火鸟”还观测到许多射线的耀斑。
为了深入研究耀斑，太阳峰年期间，一些国家还准备发射一些卫星。日本、美国和俄罗斯联合研制的峰年探测卫星“Solar－A”在1991年下半年发射，俄罗斯准备的Coronas－I和Coronas－F两颗卫星，也分别在1991年和1992年发射。
科学技术的发展，使耀斑的观测和理论日臻完善，但远不能说对耀斑有了完美的认识。世界著名天文学家帕克形象地说过：目前人们所看到的耀斑只是“巨人的一双脚”。为了窥其全貌，天文学家正在不懈地努力着。用历史眼光来看，最终揭开耀斑谜底也许不会是太遥远的事情。
太阳自转之谜
太阳像其他天体一样，也在不停地绕轴自转，这在400年前是无人知道的。最早发现太阳自转的人是意大利科学家伽利略，他在观测和记录黑子时，发现黑子的位置有变化，终于得出太阳在自转的结论。他给出的太阳自转周期为一个月不到。那是17世纪初的事。
太阳是个大气体球，它不可能像我们地球那样整个球一块儿自转，这是不难理解的。早在1853年，英国天文爱好者、年仅27岁的卡林顿开始对太阳黑子做系统的观测。他想知道黑子在太阳面上是怎样移动的，以及长期来都说太阳有自转，但这自转周期究竟有多长。几年的观测使他发现，由于黑子在日面上的纬度不同，得出来的太阳自转周期也不尽相同。换句话说，太阳并不像固体那样自转，自转周期并不到处都一样，而是随着日面纬度的不同，自转周期有变化。这就是所谓的“较差自转”。
太阳自转方向与地球自转方向相同。太阳赤道部分的自转速度最快，自转周期最短，约25日，纬度40度处约27日，纬度75度处约33日。日面纬度17度处的太阳自转周期是25.38日，称作太阳自转的恒星周期，一般就以它作为太阳自转的平均周期。以上提到的周期长短，都是就太阳自身来说的。可是我们是在自转着和公转着的地球上观测黑子，相对于地球来说，所看到的太阳自转周期就不是25.38日，而是27.275日。这就是太阳自转的会合周期。
如果我们连续许多天观测同一群太阳黑子，就会很容易地发现它每天都在太阳面上移动一点，位置一天比一天更偏西，转到了西面边缘之后就隐没不见了。如果这群黑子的寿命相当长，那么，经过10多天之后，它就会“按期”从日面东边缘出现。
除了由黑子位置变化来确定太阳自转周期之外，用光谱方法也可以。太阳自转时，它的东边缘老是朝着我们来，距离在不断减小，光波波长稍有减小，反映在它光谱里的是光谱谱线都向紫色的方向移动，即所谓的“紫移”；西边缘在离我们而去，这部分太阳光谱线“红移”。
黑子很少出现在太阳赤道附近和日面纬度40度以上的地方，更不要说更高的纬度了，光谱法就成为科学家测定太阳自转的良好助手。光谱法得出的太阳自转周期是：赤道部分约26日，极区约37日。这比从黑子位置移动得出来的太阳自转周期要长一些，长约5％。
为什么呢？
一种解释是：黑子有磁场，并通过磁力线与内部联结在一起，内部自转得比表面快些，黑子周期就短些，而光谱得到的结果只代表太阳表面的情况。这类问题的研究可以说现在只是才开头，其中的奥妙和真相还都说不清楚。
早在20世纪初，就有人发现太阳自转速度是有变化的，而且常有变化。1901～1902年观测到的太阳自转周期，与1903年得出的不完全一样。不久，有人更进一步发现，即使是在短短的几天之内，太阳自转速度的变化可以达到0.15千米／秒，这几乎是太阳自转平均速度的四千分之一，那是相当惊人的。
1970年，两位科学家在大量观测实践的基础上，得出了一个几乎有点使人不知所措的结论。通过精确的观测，他们发现太阳自转速度每天都在变化，这种变化既不是越转越快，周期越来越短，也不是越转越慢，周期越来越长，而似乎是在一个可能达到的极大速度与另一个可能达到的极小速度之间来回变动着。
太阳自转速度为什么随时间而变化？有什么规律？这意味着什么？现在都还说不清楚，只能说是些有待研究和解决的谜。
空间技术的发展使得科学家们有可能着手观测和研究太阳外层大气的自转情况，主要是色球和日冕的自转情况。在日冕低纬度地区，色球和日冕的自转速度和我们肉眼看到的太阳表面层——光球基本一致。在高纬度地区，色球和日冕的自转速度明显加快，大于在它们下面的光球的自转速度。换句话说，太阳自转速度从赤道部分的快，变到两极区域的慢，这种情况在光球和大气低层比较明显，而在中层和上层变化不大，不那么明显。
这种捉摸不透的现象，自然是科学家们非常感兴趣、有待深入研究的课题。
树有根，水有源。认为产生太阳自转的各种现象的根源在其内部，即在光球以下、我们肉眼不能直接看到的太阳深处，这是有道理的。
日震可以为我们提供太阳内部的部分情况，这是一方面。更多的是进行推测，当然，这种推测并非毫无根据，而是有足够的可信程度。譬如：根据太阳所含的锂、铍等化学元素的多少来进行分析和推测；从赫罗图上太阳应占的位置来看，太阳是颗主序星，根据所有主序星的平均自转速度进行统计，来考虑和推测。
其结果怎么样呢？
不仅难以得到比较一致的意见，甚至还针锋相对：有的学者认为太阳内部的自转速度要比表面快，快得多；另一些学者则认为表面自转速度比内部快。
一些人认为：太阳自转速度随深度而变化，我们在太阳表面上测得的速度，很可能还继续向内部延伸一段距离，譬如说大致相当于太阳半径的1／3，即约21万千米。只是到了比这更深的地方，太阳自转速度才显著加快。
包括地球在内，许多天体并非正圆球体，而是扁椭球体，其赤道直径比两极方向的直径长些。用来表示天体扁平程度的“扁率”，与该天体的自转有关。地球的赤道直径约12756.3千米，极直径约12713.5千米，两者相差42.8千米，扁率为0.0034，即约1／300。八大行星中自转得最快的两颗行星是木星和土星，它们的扁率分别是0.0637和0.102，用望远镜进行观测时，一眼就可以看出它们都显得那么扁。
太阳是个自转着的气体球，它应该有一定的扁率。20世纪60年代，美国科学家迪克正是从这样的角度提出了问题。根据迪克的理论，如果太阳内部自转速度相当快，其扁率有可能达到4.5／100000。太阳直径约1392000千米，如此扁率意味着太阳的赤道直径应该比极直径大60多千米，对于太阳来说，这实在是微乎其微。可是，要想测出直径上的这种差异，却异乎寻常地困难，高灵敏度的测量仪器也未必能达到所需要的精度。
为此，迪克等人做了超乎寻常的努力，进行了无与伦比的超精密测量。经过几年的努力，他得出的太阳扁率为（4.51±0.34）／100000，即在4.85／100000到4.17／100000之间，刚好是他所期望的数值。1967年，迪克等人宣布自己的测量结果时，所引起的轰动是可想而知的。一些人赞叹迪克等人理论的正确和观测的精密，似乎更多的人持怀疑态度。他们有根有据地对迪克等人的观测精度提出相反意见，认为这是不可能的。
一些有经验的科学家重新做了论证太阳扁率的实验，配备了口径更大、更精密的仪器，采用了更严密的方法，选择了更有利的观测环境，所得到的结果是太阳扁率小于1／100000，只及迪克所要求的1／5左右。结论是：太阳内部并不像迪克等人所想象的那样快速自转。退一步说，即使太阳赤道部分略为隆起而存在一定扁率的话，扁率的大小也是现在的仪器设备所无法探测到的。
企图在近期内从发现太阳的扁率，来论证太阳内核的快速自转，可能性不是很大。它将作为一个课题，长时间地反映在科学家们的工作中。不管最后结论太阳是否真是扁球状的，或者太阳确实无扁率可言，都将为科学家们建立太阳模型，特别是内部结构模型，提供非常重要的信息和依据。
至于为什么太阳自转得那么慢？为什么太阳各层的自转速度各不相同？一些自转速度变化的规律又怎么样？诸如此类，目前都还是未知数。
太阳震荡之谜
“地震”这个名词，我们都是很熟悉的。“月震”，也并不太生疏，它是月壳的一种不稳定现象。1969年，美国“阿波罗”11号飞船的宇航员在月面上装置了第一台月震仪之后，记录到每天平均约有一次月震，而且都是很微弱的。
太阳有“日震”吗？有。日震极为复杂，规模宏伟壮观，景象惊心动魄，地震根本无法与之相比。日震最初是在1960年被美国天文学家莱顿发现的。他在研究太阳表面气体运动时，发现它们竟是像心脏那样来回跳动，气体从太阳面上快速垂直上升，随后再降落下来，一胀一缩地在震荡着。一些地方的气体急剧震荡几次之后，好像跑得很急之后的喘气那样缓和一段时间，接着又开始新的一轮震荡。这种震荡平均每5分钟（精确地说，应该是296±3秒）周期性地上下起伏重复一次，被称做“5分钟震荡”。
进一步的观测研究表明，在一次震荡中，气体上下起伏的范围可以达到好几十千米，这对于直径约1392000千米的太阳来说，自然算不了什么。使人惊讶的是，发生震荡的不是太阳面上的一小片区域，而是在成千上万，甚至好几十万平方千米的范围内，气体物质连成一片，好像在同一声口令下同起同落。并且在任何一个时刻，太阳面上都有2／3左右的地方在做这种有规律的震荡。如此大面积的震荡真可以说是蔚为壮观，请你想一想，比地球大好几倍的一片火海，其上火舌瞬息万变，火“波”汹涌澎湃，一会儿上升，一会儿又很快下降，最生动的笔恐怕也难确切地描述其全貌。
“5分钟震荡”的发现是天文学、特别是太阳物理研究中的一件大事，有着划时代的意义。
我们知道，科学家对地震波进行研究之后，才得以了解地球内部结构，我们现在掌握的这方面知识，几乎都是这样得来的。太阳内部我们更是无法直接看到，而所谓的太阳震荡即日震，它的发现无异于为科学家们送来了一副可“窃听”太阳内部的听诊器，各国科学家立即对之表现出巨大的兴趣。
譬如说：太阳大气层最靠里面的那一层叫光球，它也就是我们平常看到的太阳表面层。在光球下面的是对流层，这是很重要的一层，它起着承内启外的作用。可是，我们无法看到它。而根据对5分钟震荡的观测和有关理论，我们相信，对流层的厚度大体上是20万千米。当然，也有人认为对流层只是很薄的一层。
太阳的5分钟震荡一般被看作是太阳大气中的现象，那么，是否可能它也是周期更长的太阳整体震荡的组成部分呢？
从20世纪70年代开始，一些科学家设法寻找频率更低、周期更长的太阳整体震荡。1976年，前苏联克里米亚天体物理天文台的科学家们在研究光球层时，发现太阳表面存在着一种重要的震荡，周期是160分钟，每次震荡太阳都增大约10千米，随后又恢复到原先的状态。
苏联科学家的发现很快由美国斯坦福大学的一批研究人员予以证实。后来，人们从前苏联和美国的资料中，进一步得出更精确的周期为160.01分钟。不过，在相当一段时期里，有人怀疑太阳的160分钟震荡是否与地球大气抖动有关。法国和美国的一个联合观测小组，成功地在南极进行了长达128小时的连续观测之后，最终把怀疑排除了。地球北半球是冬季时，南半球是夏季，南极是极昼，即24小时太阳都在天空中，连续观测中就不存在大气周日活动的影响问题。以160分钟为周期的太阳整体震荡得到确认，它确实来自于太阳本身。
在研究5分钟震荡的时候，科学家们出乎意料地发现，这些震荡竟然还可以分解为上百个长短不等的小周期，短的只有3分钟，长的有3小时。这些五花八门的小周期叠加在一起，真有点使人眼花缭乱，它们之间究竟有些什么内在的联系？或者这些错综复杂的小周期预示着什么？现在确实还无从得知。
20世纪60年代，美国科学家迪克发现太阳并非是个圆气体球，它的两极略扁，赤道部分则略微凸起。1983年，迪克本人的观测结果表明，太阳的形状并非固定不变，它的扁率发生周期波动。
有意思的是，另一批美国科学家从水星的运动中，也发现了太阳的震荡现象。1982年，美国高空观测研究所等单位的研究人员，收集了从18世纪以来的、长达265年的水星绕太阳运动的资料，以及好几十组日食发生时间的数据。综合分析的结论是：太阳直径又胀又缩，像是个一会儿充满气，一会儿又放掉了点气的大皮球，这种被他们称为“太阳颤抖”的震荡现象的周期，被定为76年，最大的变化率可以达到0.8角秒。
近些年来，有人从44520个太阳黑子数的分析中，得出其峰值有12.07天的周期。也有人从太阳自转速度随纬度高低而不同的所谓“较差自转”中，导出16.7天的周期。此外，还有人认为存在着好几个7～50分钟的周期；160～370分钟周期范围内，也还存在着太阳整体震荡，等等。
日食记载也为此提供了新论据。一些科学家详细研究了8次日全食的资料，其中最早的一次是1715年5月3日在英国可见的日全食，最晚的一次发生在1984年5月31日。分析得出：269年间，太阳直径有类似脉搏跳动那样的振动现象，周期不详，但总的说来变化不算大，只有1.24，大致是太阳角直径的1／1600。
研究和探测太阳内部结构是天文学家们长期的重要课题，也是很难顺利展开的课题。已经建立起来的理论和假说，有的未能通过实践的检验，有的显露出很大的缺陷，这类事情常有发生。正当科学家们一筹莫展、陷入重重困难的时候，日震被发现了，他们怎能不喜上眉梢呢！
在不算长的几十年时期内，日震学已显示出其强大的生命力，太阳的内部结构，各层次的温度、压力、密度、化学组成、自转和运动情况等等，无不通过太阳震动的研究而获得了大量前所未知的信息。说实在的，这些信息对于建立和完善已有理论，譬如黑子是怎么产生的、黑子周期的本质等，都是必不可少的。科学家们相信，日震与地震的某些性质应该或可能有相似之处，运用我们已掌握的对地震波的研究成果，再经过相当时间的观测和探索，我们一定会越来越深入地认识我们的这个太阳，再扩大一步来说，乃至其他恒星。
我们也不必讳言，到目前为止，太阳整体震荡为我们解决的问题只是初步的，还远没有对它提出的问题那么多。太阳整体震荡是怎么产生的？从各种不同角度导出的种种周期与整体震荡是什么关系？各种周期之间又是什么关系？这些都还是未知数。
如果把太阳震荡比作一条走向探知太阳内部的康庄大道的话，那么，我们才刚踏上征程，大量的开拓工作还在后头。
太阳系有生命吗
我们地球属于太阳系，太阳系很大，它由八颗行星构成，依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。如果按星系生成的理论，八大行星出生有先有后，最先出生当是水星，然后依次类推。水星离太阳很近，虽然名叫水星，其实没有一滴水，这里终年都是几百摄氏度的高温，即使曾经有水，也早已蒸发干净了，似乎不可能有生命。土星以外的行星，又由于离太阳太远，终年冰层覆盖，气温在零下几百摄氏度，也似乎不太可能存在生命。因此，太阳系里除地球以外，如果存在生命，最可能的星球是金星、火星、木星。
现在有一种观点认为，行星出生的先后，决定了行星生命的发展过程，因此，地球的今天，也可能就是金星的昨天，或者是火星、木星的明天。那么，这些星球上有生命的迹象吗？
如果月球真的像我们假设的那样，它是一艘被智能生物操纵的宇宙飞船的话，那么它滞留地球轨道数万年。从情理上讲，这些行星也不可能仅仅活动于地球，在整个太阳系也应该有它们活动的痕迹，其中，最有可能成为外星人活动空间的，恐怕要属金星和火星。近几十年来，人们在金星和火星上发现许多争论不休的东西，似乎可以作为我们这种推测的证据。
火星
每当夜晚，在繁星闪烁的天际，有一颗星格外引人注目，它亮度居一等星之首，而且微微散发着红光，十分好辨认，它就是火星。火星实际并不大，它的半径只有3395千米，是地球半径的0.53倍，相当于月亮那么大。由于它比地球离太阳远，因此，绕太阳公转一圈需要1.88个地球年。
由于火星的这些特点，人类从很早以前就开始注意火星，“七月流火”一语表达了中国祖先对火星的关切。早在宗教传说时期，火星就是一颗神秘的星，火星上有人的思想很早就在人们中间流传。就在美国火星探测器到达火星之前；有不少人坚持认为，在太阳系中，除了地球以外，火星是最可能存在生命的星球，许多人把火星的自然环境想象得与地球一样。1894年，出生于波士顿名门望族的天文学家洛韦尔，以极大的热情宣传火星是颗有生命星球的思想，引起了强烈的社会反响。
从那时起，在人们的头脑当中，火星有生命存在的观念已经根深蒂固。从1901年到1921年，由于地球通信事业有了很大的发展，有许多人声称他们曾接收到了来自火星的高级生命发来的电讯信号。这些消息，立刻在全世界引起了广泛轰动，火星上存在生物几乎不再是一种假设，而是铁定的事实。这股热潮不但影响一般民众，也影响到许多科学家。1958年，苏联的一位科学家发表了惊人的推测：火星的两颗卫星不是自然形成的，而是被智慧生物建造的，它们都是由金属制成的，里面是中空的，实际上它们是火星人的卫星。他认为，火星人发射这两颗卫星是为了在火星文明毁灭之前保留火星文明的精华。但是这一推测一直没有得到证实。
从17世纪发明望远镜以来，人们一直在改进技术，到1987年时，天文望远镜技术有了突飞猛进的发展，使我们有可能直观地去观测遥远的星球。在人们对火星反复观测研究时发现，火星的表面有一些线条，看上去很像地球上的河流。这一发现具有轰动性（尽管后来有人说那不是河流，而是火星上的一条狭长的裂缝，然而证据也并不充分，事实证明，那绝不是裂缝，而确实是火星上早已干枯的河床，还有许多的支流河床），因为水是生命的一个重要因素，有水就应该繁殖生命。这样就更使人相信，火星上确实是个地外天堂：宽阔的河流两侧，生长着茂密的植物，丛林里，有数不清的动物在栖息。还有的人认为，火星的河流是人工运河，这说明，火星上不但有生物，而且还有高智慧的类人动物。
但是，从目前所掌握的资料看，火星上在现阶段是不会有生命的，即使火星曾经存在过水，但现在早已干枯。火星的表面确实有一层薄薄的含少量氮的大气，可是那里气压太低，使火星两极的水分很快就蒸发完了，不可能有长期的水体存在。20世纪70年代，美国发射的探测器所做的三项实验，其中两项得出了否定的结果，只有一项实验得到了模棱两可的结论，表明火星上是不存在生命的。因为按照人类的一贯思维，火星上也不具备生命的条件，从而使火星上不存在生命几乎成为定论。
然而，不知是因为什么，人们相信火星有生物的思想是那样根深蒂固，即使在所谓的科学证据面前也不能使它动摇。在接受火星表面恶劣自然条件的基础上，人们又转而相信，火星生命不存在于火星的表面，而是存在于火星的内部。人们是这样推测的：在火星自然条件尚好的时期，火星文明已经达到了不可思议的程度，比今天的地球文明有过之而无不及。后来，火星文明的发展彻底毁坏了火星的自然环境，使表面变得越来越不适合生物存在，但是在灾难来临之前，聪明的火星人早已想好了对策，他们开始向火星内部转移。当然，目前这只是一个没有直接证据的推论。
但是，近几年一些零零星星的发现，又时常在拨动着人们的心弦，火星生命论再一次抬头。1976年，美国宇航局的“海盗”号宇宙飞船在拍摄火星萨多尼姬地区照片时，无意间拍下了一张奇怪的照片，在后来分析这张照片时人们发现，火星上有人面石画像，从头部到下巴有1.6千米，经电脑分析，大幅巨型的人面石画像有非常对称的眼睛。在距大石像9千米远的地方，还有四座巨大的建筑物，看上去很像地球的金字塔。近来公布的苏联拍摄到的火星照片，使人们对火星产生了新的看法，这些照片清楚地表明，在火星的一个区域内，存在大规模、呈倒塌状的规则结构。宇航专家推测，这是一个巨大的城市遗迹，它表明至少若干年前火星上曾经存在过高级智慧生物，至于现在这些生命是否存在或者这些生命为什么不存在的原因等问题，还有待于进一步的研究。
1996年8月6日，美国宇航局披露，他们发现了强有力的证据，表明远古时期，火星曾经有生命存在。具体情况是这样的：1979年，在南极洲发现了一块来自火星的陨石，被命名为：EE－TA79001。1995年，美国康奈尔大学宣布，他们在这块陨石中发现了氨基酸。紧接着，英国科学家于1996年11月宣布，火星上直到60万年以前还有生命存在。11月初在伦敦召开的太阳系生命会议上，英国的科学家出示了证据，证明火星确实有生命存在的迹象。中国天文学家王思潮认为：通过观察发现，在火星上有特别明显的河床痕迹，有的宽几十千米，而且支流都很清楚，这说明火星上曾经有过很多很多水。另外，火星的温度比较适中，虽然比地球冷，但也不是特别冷，在0摄氏度左右，地表内部可能温度更高一些。在这种情况下又曾经有过水，温度也合适，所以火星上存在生命是可能的。
1996年11月6日和12月2日，美国发射了“火星探测者”和“火星发现者”两艘太空船。同时，俄罗斯在1996年11月16日发射了名为“火星96”的飞船。这三艘宇宙飞船的使命是相同的，那就是考察火星生命存在的可能性。“火星发现者”已于1997年7月4日抵达火星，“火星探测者”也于同年9月11日到达，俄罗斯的“火星96”也在第二天抵达。“火星发现者”在火星表面放置一辆旅行车，这辆装有摄像机的旅行车用于探索阿来斯·瓦里斯地区，那是数万年前形成的一条河流。俄罗斯计划考察火星北半部的亚马孙平原，并让两个穿透器深深钻到火星地表下部。
金星
在太阳系中，金星是离地球最近的一颗行星，它几乎与地球的大小差不多，半径为6070千米，是地球半径的95％，它绕太阳运行一周需要225天。由于金星离地球最近，因此历史上就颇受人们重视，中国古天文学中的启明星、长庚星都是指金星，故而有“东有启明，西有长庚”的说法，这是因为金星总是在太阳附近，所以早晨伴太阳从东方升起，傍晚随着太阳沉入西山。由于离地球很近，金星看上去格外明亮。第二次世界大战时曾有这么一个故事：一艘美国军舰夜间在太平洋上航行，天亮时分，军舰上的望哨发现，天空中有一个发亮的物体出现在军舰的上空，他误认为是来袭击的敌人飞机，立即拉响了战斗警报。从睡梦中醒来的士兵，不管三七二十一，用舰上的大炮猛轰来犯之敌。一时间炮声隆隆，硝烟弥漫。等清醒过来才发现，发亮的东西根本不是来犯的敌机，而是伴随太阳升起的启明星，也就是金星。
世界各民族早期文化当中都有金星的神话故事，比如，中国的民间传说中，金星被神化为一个神，称为太白金星。他是玉皇大帝手下的大臣，人倒是挺老实的，一生中只做过一件错事，那就是把孙悟空骗到天宫，这才有了孙悟空大闹天宫的故事。在古埃及的天文学里，金星是颗很重要的定位星。在现已发现的玛雅文化和古代美洲文化中，对金星的天文历算都十分准确，有些甚至让人吃惊。为什么美洲人在天文历算方面这样注意金星？现在还没有一个确切的解释。
1950年，美国科学家提出了一个与众不同的假说，认为金星最初是一颗彗星，在太阳与木星之间反复旅行。当它数次经过地球的时候，曾经给地球带来了很多麻烦，像大洪水、火山爆发、陨石攻击等等。后来它成了太阳系的一颗行星。
在20世纪，当人们认为火星上存在生命，而把注意力集中到火星上去的时候，金星并没有被冷落，也格外受到人们的注意。虽然金星有生命的观点并不突出，但人们在寻找宇宙生命的时候，总是设想，金星理应在遥远的时期，曾有过地球目前的自然条件，只是金星自身的发展已经走过了生命的黄金时期。我们现在看到的金星，是已经衰老以后的金星，目前它上面没有生命，并不表示从前也没有生命。
金星是颗很特别的行星，它与太阳系里的其他星球有很大的不同。比如说，它公转的方向与太阳系里的其他行星正好相反，唯有从金星上看去，太阳才会西升东落。再者，金星与月亮相同，每当它接近地球的时候，永远是以同一面对着地球，好像一个羞羞答答的少女，将另一面藏得严严实实。
20世纪以来，随着外层空间技术的发展，人类开始有计划地探测金星。1960年，美国首先发射了“先驱者”5号，对金星进行考察。次年，苏联又发射了“金星”1号。到1981年，两国共发射了20多个探测器。然而，由于金星有一圈厚厚的大气层，空间探测器无法勘测气层，多次的探测结果都不理想，直到今天，我们对金星的了解依然不多。根据这些探测器发回的结果看，金星的表面温度达450～470摄氏度，而且昼夜温差极大。人们推测，在这种自然条件下，生命是无法存在的。但也有人持反对意见，美国康奈尔大学的行星学家卡尔·萨格恩指出，似乎不能根据现有资料来否定金星云层下存在某种生命的可能性。也有的人从金星的自然演化角度去推测，认为金星上是可能存在生命的，他们的证据是：第一，从太阳系内八大行星及卫星的太空观察看，除金星与地球以外，其他星球呈现的颜色都以褐、红、黄色为主，而金星与地球则是以蓝绿色为其基调，比照地球的生命史看来，这本身就是生命的象征；第二，金星的质量为地球的81.7％，它的演化速度比地球快了800万年，也就是说，它目前相当于800万年以前的地球，按照自然演变的规律，应该曾经有智慧生物存在。在漫长的渐变过程中，金星上的智慧生物完全可能找到一种适合他们继续存在下去的方式。
在比利时首都布鲁塞尔召开的一次科学研讨会上，苏联科学家尼古拉·里宾契柯夫博士披露说，根据苏联无人宇宙飞船探测的结果，发现金星上曾经有2万个城市存在过的痕迹。这些城市散布在金星表面，呈马车轮的形状，中间是一个巨大的繁华都市，从这个中心向四周放射着许多条道路，将2万个城市联系在一起。这些资料是1988年1月苏联无人宇宙飞船穿过金星表面浓密大气层后，使用雷达扫描时发现的。不过，这些照片不十分清楚，至今还很难辨认出这些建筑物的具体形状。尼古拉博士说：“我们唯一知道的和已经确定的，就是这些城市皆呈倒塌状，这说明它们的历史十分古老，目前还没有任何生物存在的迹象。所以最保守的估计，那里的生物已经灭绝了很久很久。”
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