在宇宙科学的各个领域中，对太阳的研究占有特殊的地位，因为在某种程度上它的发展是由两种本质上不同的因素所推动的；它也是建立在这样一个事实的基础上：太阳就其结构来说是类似许多其它恒星的一颗恒星。多亏太阳与地球的距离比较近，科学家们才有独一无二的机会来比较确切地、详尽地表述天体物理定律，而不同于观测别的、遥远得多的宇宙中的恒星。

另一个方面则包括对日地关系的研究：对地球来说，太阳不单单是众恒星中的某个普通的恒星，而且是主要的、始终发出光和热的源泉。“Sine Sole nihil”（没有太阳就没有一切！）有时人们在使用曰晷**时常说这样一句拉丁语格言。当然，它的实质不仅仅在于“没有太阳，日晷就不起作用”，更重要的在于倘若没有太阳的话，我们的地球也许就是一个冰冷的、无生命的天体。研究日地关系对人类来说有着重大的实际意义。

太阳作为天体物理学的研究对象仅始于上世纪前半期。最早研究太阳是同最初可靠地测定静止的恒星联系在一起的。根据测定结果，确定太阳和恒星是同一类型的天体。这一科学概念获得迅速的发展，尤其是在细致地制定出光谱分析方法和把一般物理定律开始运用于天体研究的时候。

从天体物理学的角度来看，主要任务是研究太阳一般平均物理状态；因此有人称之为“宁静太阳物理”。经过一百多年来的积极研究，我们已经掌握了有关“宁静太阳”的物理化学状态的极可靠资料。

我们知道，太阳表面的温度约5800 K，这一表面不断向周围空间发射出每秒约10²³千瓦的能量。我们也知道这种辐射的光谱组成。此外，还知道太阳物质包含着氢（73%）、氦（25%）和其它重元素（2%），而且相当明确地模拟出太阳深处的压力、温度、密度状况以及其他别的特有的数据。

现在所取得的非常重大的科学成果是解决了四十年前提出的太阳和恒星的能源问题。原来，恒星损耗于辐射的能量，基本上来源于核反应，这种反应发生在温度约为10⁷ K的恒星中央部位，使氢转变为氦，而这也正是恒星逐渐衰老的原因。

尽管我们有根据说，我们大体上一般能假设出“宁静太阳”的物理过程，但这个研究方向无论如何不能认为是没有问题可研究了。至今对太阳湍流过程的机制研究，以及所观测到的太阳各种脉动产生的原因，还未获得满意的解释。此外，就在不久前才阐明，地球上所获得的起源于太阳辐射的中微子流，比太阳上核反应应该产生的中微子流小得多。这一事实引导人们必须用批判态度重新考虑所提出过的各种太阳模型，并清楚地表明有必要对过去的概念作出更加确切的说明。

让我们再回到用日地观点来研究太阳的问题上来。毫无疑问、太阳对地球的主要作用是它不断发出的辐射。深深埋藏在太阳内部的天然热核反应堆，几十亿年来以几乎不变的强度在“运转”着，它产生的能量保证了地球上生命的产生和发展。研究地球上的太阳辐射，在今天已经不单是研究太阳物理的工作者才感兴趣的问题（这一辐射强度每一平方米的地面上约1千瓦，这一数值称为太阳常数）。考虑到当今世界能量资源的紧张状况，寻找合理使用这一能量的各种途径、可以认为是技术进步的迫切任务之一。到达地球整个表面的太阳辐射流的全部功率，超过现时能量需要的10，000倍***。从周围环境的观点来看，太阳辐射流是巨大的，合乎理想的能量资源。

从日地观点来看，太阳物理研究的对象不是“宁静太阳”的恒定特性，而是具有某种延续性，同时发生在有限的、变化着的所谓太阳大气活动区的某些变化不定的过程。因此，在这种情况下研究的是“活动太阳”。发生在活动区内的过程所产生的能量，尽管在太阳辐射总能量中所占的比例小到微不足道，但时常导致电磁辐射在一定的频率范围内强度的急剧增长以及质点的强烈辐射。同时，这种辐射也能促使地球周围空间的各种过程发生变化，从而引起譬如地球磁暴、电离层的扰动，其后果是破坏了无线电通讯或者是对宇航员造成放射性辐射的危险。这些问题也决定了研究日地物理的实际意义。

最为人们熟知也最令人感兴趣的太阳活动，是自伽利略时代以来就一直进行系统观测的太阳黑子。这些黑子成群出现，存在的时间不超过几周。它们的周围是比较亮的区域，范围较大，存在时间较长，即所谓的“光斑”。太阳上最活动的形成物是耀斑，耀斑是突然产生的强度很大的辐射爆发（主要是射电辐射和X射线辐射），并同时伴随着辐射出高能质子流和电子流。在日面边缘，活动区通常表现为日珥、即发光的等离子体云，日珥能升到日面上空很大的高度。

太阳活动的一切表现彼此都是有联系的，它们的周期约为11年，其中任何一种表现，在活动中心存在期间都占有一定的位置。这说明此类过程有着统一的物理制约性。要对这一制约性作出解释，正如今天为人们所熟知，必须在不同强度和构造的局部磁场中去寻找。

民主德国所进行的太阳研究工作目前只集中在波茨坦地区，在那里研究工作有多年的传统经验。1874年根据柏林科学院权威院士的决定，建立了天体物理台，从而首次大大地推动了太阳的研究工作，这座天体物理台在当时是天文学领域中采用物理研究方法的先驱。这里一开始就把研究太阳物理和天体物理的联系作为研究的起点。对太阳物理研究第二次重大的推动是1924年在波茨坦建成了爱因斯坦太阳塔。这里进行着大规模的太阳综合研究，把长焦距的塔式望远镜和高分辨率的光谱仪结合起来。

建立爱因斯坦太阳塔的目的是为了通过实验能发现广义相对论所提出的太阳谱线红移。然而研究结果表明，所要探求的谱线的相对论性位移，是不可能从太阳气体的压力和运动所引起的位移中单独地分开。科学家们得出结论，要获得可靠的定量分析结果，必须要有关于太阳大气物理活动的精确得多的数据。其结果是，爱因斯坦太阳塔所进行的研究逐渐地愈来愈集中在太阳物理方面。因此，长期占有研究首位的是宁静太阳大气结构的普遍问题。

然而，太阳活动问题逐渐地越来越提高到首要地位。从四十年代初，就对太阳黑子和黑子磁场专门进行了研究/并从此不断地发展起来。1954年在波茨坦附近的特列姆斯多尔夫天文台，同时也在柏林海因里希 - 赫兹研究所对活动太阳的射电辐射进行观测。最后，在1967年科学院改组的进程中，把与研究太阳有关的全部科学队伍集中在中央日地物理研究所，选择太阳活动区的研究方向作为主攻方向，并把重点放在日地关系问题上。

中央日地物理研究所使太阳研究面向当代最有前途的发展方向。这一研究领域的现状是：只认识太阳的许多个别现象，暂时还未导致建立统一的、全面的、不相矛盾的太阳复杂活动过程的图景。

在中央研究所工作的太阳问题专家给自己提出了任务：根据不同研究方向所获得的数据，仔细研究出一般太阳活动区的综合模型，在这一模型中一切本质现象的相关性都作过彻底研究。这一问题的解决要建立在可靠的定量测定的基础上，它包括太阳活动各种表现的现象学，太阳磁等离子体参数的诊断，以及基本物理过程的理论模型试验。

这项总任务就其物理内容和解决方法而言，又可分为：（1）描述活动区的一般演化和与它有关的能量积累过程；（2）研究引起高能辐射的爆发过程。

这里，关键问题是与太阳磁场有联系。

为了解决这一广泛问题，仔细制定了到1995年的长期研究计划。在这一计划范围内将要进行的研究具有高度综合性的特点。在解决第一个局部问题时，首先打算研究局部磁场的空间结构和时间结构。为此，观今在显著完善了的爱因斯坦太阳塔安装了苏制的光电磁像仪。利用它不仅可以研究磁场，还可以同时研究太阳物质运动。通过处理这些测量结果，可获得磁动力图。在磁动力图基础上，可以对活动区的结构规律和演化规律作出结论。要建立太阳现象的磁流体理论，必须认识这些规律。为了阐明活动区较高“层”磁结构的特征，对磁结构不能直接测定的区域，仔细制定了专门的研究方法。这种方法使得能测定光球不同高度出现的磁场、使用外推法亦可测定高层的色球和日冕中的磁场，这种方法同样能估计蕴藏在磁场中的能量。

对于解决第二个局部问题，这个方法也有很大意义，因为对爆发过程来说，其特点是磁能量的逐渐积累和突然释放，以及与此有联系的质点加速度。基本上出现在色球层和日冕高层上的爆发过程是从特殊的射电辐射中发现的。这种射电辐射不断地为特列姆斯多尔夫太阳射电辐射天文台记录下来，其波长范围从厘米波到米波，并具有很大的时间分辨率。在观测的基础上制订出频率时间图，这图同时也是用等离子体物理学解释这些现象的基础。

它的目的就是通过测定等离子体参数对基本物理过程作出模型实验。成功地建立高能热等离子体和冷等离子体的射电辐射和X射线辐射发射线的综合模型，可以认为是在认识太阳活动区爆发过程的道路上迈出了一大步。当然，不能期待像研究太阳活动这样一个多边缘学科的任务，可以只由一个单独的研究所成功地加以解决。完成这项工作只有在广泛的、在一切方面组织得很好的科学合作基础上，这种合作包括定期执行大规模的国际研究计划。在太阳物理领域工作的民主德国的科学家，参加了国际地球物理年（1957 ~ 1958）的研究工作，在执行这项研究中十分注意研究太阳物理机制。此外，还参加了国际宁静太阳年（1964 ~ 1965）和活动太阳年的研究工作，后者是在1980年太阳活动极大时，各国协调一致地研究太阳的。

在这一领域中，社会主义各国科学院之间有着特别密切的科学联系。合作的范围是行星地球物理问题。在长期计划中包括中央日地物理研究所提出的研究太阳活动区综合模型的建议。爱因斯坦太阳塔因在制定研究问题方法上所取得的成就而获得荣誉，成为为首的研究组织。在它的领导下，社会主义国家从东部西伯利亚到中欧形成了磁象仪网。这个磁象仪网根据协商制定的统一计划进行工作。由此成功地获得了有利于协同研究的同类的观测资料。

对太阳的大规模研究帮助我们获得了多种多样的宇宙过程资料。所积聚起来的数据，不仅对于太阳物理，而且对于恒星物理以及等离子体普通物理和高能物理都是很重要的。至于涉及的日地问题研究，首先必须仔细研究、分析认识太阳对地球作用机制的原理。这样，就可对全面研究我们地球生命空间的宇宙物理条件和掌握这一空间作出重要贡献。

[Бyòyщee нayкu，1981年]

————————

* Jager系德意志民主共和国天体物理学家、教授、科学博士、国际天文学会会员、国家奖金获得者。多年来担任德意志民主共和国科学院中央日地物理研究所爱因斯坦太阳台台长。

** 日晷——利用太阳投射的影子来测定时刻的装置。一般是在有刻度的盘的中央装着一根与盘垂直的金属指针，也称日规。——译注。

*** 太阳每年辐射到地球上的能量相当于100亿亿度的电力，比目前全世界的发电总量还要大几十万倍。——译注。