此外，耀斑的爆發也會對氣象和水文等方麵產生不同程度的直接或間接影響。正是如此，人們對耀斑爆發的探測以及預報情況給予的關注程度正與日俱增，進而努力揭開耀斑迷宮的奧秘。
據說，在第二次世界大戰中，德國前線戰事正處於緊張時期，後方德軍司令部報務員布魯克正在繁忙地操縱無線電台，傳達命令。突然，耳機裏的聲音沒有了。他檢查機器，電台完整無損；撥動旋鈕，改變頻率，仍然無濟於事。結果，前線失去聯係，像群龍無首似的陷入一片混亂，戰役以失敗而告終。布魯克因此受到軍事法庭判處死刑。他仰天呼喊“冤枉！冤枉！”後來經過核發查，發現這次無線電中斷的“罪魁禍首”是耀斑。可見，布魯克的死，實在是太冤枉了！但是，他的死，則說明了當時人們對耀斑還不了解。
1859年9月1日，兩位英國的天文學家同時用高倍望遠鏡對太陽進行觀察。結果他們在同一時間在一大群形態複雜的黑子群附近，看到了一大片明亮的閃光發射出耀眼的光芒。這片光掠過黑子群，亮度緩慢減弱，直至消失。這就是太陽上最為強烈的活動現象-耀斑。由於這次耀斑特別強大，在白光中也可以見到，所以又叫“白光耀斑”。白光耀斑是極罕見的，它僅僅在太陽活動高峰時才有可能出現。耀斑一般隻存在幾分鍾，個別耀斑能長達幾小時。耀斑在出現的時候能夠釋放大量的能量。一個特大的耀斑釋放的總能量高達1026焦耳，相當於100億顆百萬噸級氫彈爆炸的總能量。耀斑起初是在日冕低層出現，後來下降傳到色球。如果用色球望遠鏡能夠觀測到，則說明它是後來的，也有人稱它為次級耀斑。
按麵積來分，耀斑可分為4級。由1級至4級逐漸增強，小於1級的稱亞耀斑。我們知道，耀斑輻射的品種很多，當它到達地球之後，就會嚴重幹擾電離層對電波的吸引和反射作用，進而使得部分或全部短波無線電波被吸收掉，短波衰弱甚至完全中斷。
2003年10月底到11月初，科學家目睹了一場有記錄以來最大的太陽耀斑爆發。這些帶電粒子大規模地傾瀉而出，即使在地球以及地球周圍的空間裏也顯而易見-這裏距離源頭整整有1.5億千米遠。先看一個例子，突擊到我們鄰近空間中的粒子，它們的轟擊有時會非常強大，以至於許多科學衛星和通信衛星不得不暫時關閉，少數還遭到永久性的損傷。同樣，國際空間站的宇航員也會麵臨著危險，不得不到空間站上防護相對較好的服務艙中尋求庇護。在地球上，定期航班應該避開高空航線，因為在那裏，飛行員可能會遇到無線電通訊方麵的問題，乘客和乘務人員也可能吸收到的輻射劑量。這些問題都是十分令人擔憂的。此時，電網也不得不嚴格監控電湧。人們盡管有做了這些努力，瑞典南部的5萬戶居民還是短暫地失去了電力供應。
值得幸運的是，即使在與最糟糕的太陽風狹路相逢，地球的磁場和大氣層還是可以保護地球上絕大多數的人避免遭受蹂躪。但是，社會對科技的依賴日益加深，使得在某種程度上，幾乎每個人都容易遭受攻擊。在大耀斑爆發的過程中，最大的潛在破壞來自那些高速射離太陽外層大氣的物質在空間物理學家的術語中，它們被稱為“日冕物質拋射”。正像2003年那次異常巨大的耀斑爆發那樣，將一些巨量電離氣體送入到與地球相撞的軌道中。
太陽黑子
本影和半影是黑子的組成部分。黑子的本影就是特別黑的部分，半影不是太黑，是由許多纖維狀紋理組成的，具有漩渦狀結構。當大黑子群具有漩渦結構時，就預示著太陽上將有劇烈的變化。人類發現太陽黑子活動已經有幾千年了。黑子的活動周期為11.2年。每當黑子出現的時候，就會對地球的磁場和各類電子產品和電器產生損害。在開始的4年左右時間裏，黑子不斷產生，越來越多，活動加劇，在黑子數達到極大的那一年，稱為太陽活動峰年；在隨後的7年左右時間裏，黑子活動逐漸減弱，黑子也越來越少，黑子數極小的那一年，稱為太陽活動穀年。按照國際規定來算，如果將1755年的黑子周期稱為第一周，然後按順序排列，那麼1999年開始為第23周。
太陽黑子的最大特性就是產生帶電離子。這種帶電離子可以破壞地球高空的電離層，使大氣發生異常，還會幹擾地球磁場，從而使電訊中斷。一個發展完全的黑子由較暗的核和周圍較亮的部分構成，中間凹陷大約500千米。黑子經常成對或成群出現，其中由兩個主要的黑子組成的居多。位於西麵的叫做“前導黑子”，位於東麵的叫做“後隨黑子”。據觀察得知，一個小黑子大約有1000千米，一個大黑子則可達20萬千米。
太陽黑子的形成與太陽磁場有著非常密切的關係。但是，太陽黑子是如何形成的呢？天文學家對這個問題還沒有找到確切的答案。不過科學家推測，極有可能是強烈的磁場改變了某片區域的物質結構，從而使太陽內部的光和熱不能有效地到達表麵，形成了這樣的“低溫區”。黑子越多可能說明太陽越老，可能也是所有恒星壽命的一般特征。黑子附近的周邊應該比太陽正常的地方溫度高一些（此消彼長的原因），黑子向低緯度運動是因為太陽密度小和自轉的原因，就像地球上的大陸版塊向低緯度運動一樣。黑子的出現往往存在凹陷500千米，這可能就是溫度低而不再膨脹的真正原因。
對於太陽黑子的成因，在天文學界一直都是眾說紛紜。其中有一種說法是黑子可能是太陽的核廢料（如人類核反應堆的核廢料），約11年出現一次可能是黑子在太陽裏麵和表麵的上下翻動一次造成的，就像元宵在鍋裏被煮得上下翻動。黑子的溫度較低也是廢料的一個證明，就像煤爐中的炭灰在一般情況下不能再產生高溫。
還有一種說法就是太陽的聚變作用。當太陽發生聚變時，熱核反應區周邊的物質向內補充，在半徑為0.75R處物質補充速度較其周圍更快，由於角動量守恒，此處運動速度比周圍快，產生摩擦。由於質子與電子所受摩擦不同，所以運動的相對速度不同，產生電流，進而產生管狀磁場，管內氣壓+磁壓=管外壓強，所以管內氣壓＜管外壓強。根據克拉伯龍方程（pV＝nRT）管內溫度＜管外溫度。由於這種結構的密度小於周圍物質，所以就會漂浮到對流層表麵，形成黑子。
很早以前，世界上就有對太陽黑子的觀測。公元前140年前後，我國成書的《淮南子》中就有關於黑子的記載。這也是世界上最早有關太陽黑子的記錄。《漢書·五行誌》中對前28年出現的黑子記載則更為詳盡。1840年，德國的一位業餘天文學家發現了太陽黑子1011年的周期變化規律。通過長期的觀測，人們還發現了太陽黑子在太陽表麵上的活動會隨著時間變化的緯度分布具有一定的規律性。一開始的時候，幾乎所有的黑子都分布在±30°的緯度內；當太陽活動劇烈時，它往往出現在±15處，黑子就會逐步向低緯度區移動，在±8°處消失。在上一個周期的黑子還沒有完全消失時，下一個周期的黑子又出現在±30°緯度附近。如果將太陽黑子活動的緯度做縱坐標，時間做橫坐標，這樣繪出的黑子分布圖很像蝴蝶，因而稱作蝴蝶圖。
太陽黑子的平均活動周期為11.2年。有些天文學家對黑子的活動從1755年開始標號統計，黑子最少的年份為一個周期的開始年稱為“太陽活動寧靜年”；黑子最多的年份則稱為“活動峰年”。
大家都知道，太陽是地球上光和熱的源泉。那麼，太陽的一舉一動都會對地壞產生各種各樣的影響。黑子也是太陽上物質的一種激烈的活動現象。所以，太陽黑子也會對地球產生明顯影響。如果太陽上有大群黑子出現的話，地球上的指南針就會亂抖動，不能正確地指示方向。即使平時很善於識別方向的信鴿也會迷路；無線電通訊也會受到嚴重阻礙，甚至會突然中斷一段時間。這些反常的現象都會對飛機、輪船以及人造衛星的安全航行、還有電視、傳真等方麵造成很大的威脅。
此外，黑子還會對地球上的氣候產生影響。100多年以前，一位瑞士的天文學家就發現，黑子多的時候地球上氣候幹燥，農業豐收；黑子少的時候氣候潮濕，暴雨成災。我國的著名科學家竺可楨也研究出來，凡是中國古代書上對黑子記載得多的世紀，也是中國範圍內特別寒冷的冬天出現得多的世紀。據有關人員統計，一些地區降雨量的變化情況，結果發現這種變化每經過11就重複一次。這就說明了地球上的氣候跟黑子數目的增減有關係。
據地震科學工作者發現，太陽黑子數目增多，地球上的地震就多；太陽黑子數目減少，地球上的地震就少。可見，地震次數的多少，也與太陽黑子有關，而且大約11年左右的周期性。植物學家也發現，樹木的生長情況也隨太陽活動的11年周期而變化。黑子多的年份，樹木生長得快；黑子少的年份就生長得慢。此外，還有科學工作者發現，黑子數目的變化還會對我們的身體產生影響，人體血液中白血球數目的變化也有11年的周期性。
我國有世界上最早關於太陽黑子的觀測記錄。大約在公元前140年前的《淮南子》一書中就有“日中有踆烏”的記述。現今世界公認的最早的太陽黑子記事，是載於《漢書·五行誌》中的河平元年（公元前28年）三月出現的太陽黑子：“河平元年……三月己未，日出黃，有黑氣大如錢，居日中央。”這一記錄將黑子出現的時間與位置都敘述得詳細清楚。在歐洲，有太陽黑子紀事的最早時間是公元807年8月。據當時記載，他們還被誤認為是水星淩日的現象，直到意大利天文學家伽利略1660年發明天文望遠鏡後，才確認黑子是確實存在的。而在此之前，我國曆史上已有關於黑子的101次記錄，這些記錄不但有時間，還有形狀、大小、位置以及變化情況等等。可見，太陽黑子在我國早有記錄，而且我國有關黑子的記載不絕，並且都很正確可信。
6.太陽的能量
紅巨星-太陽
太陽是太陽係的中心天體，也是距地球最近的一顆能夠向空間輻射光和熱的恒星，更是地球外部能量的主要來源。可見，太陽對地球上的人類來說，是除地球以外最重要的天體。
太陽是一個巨大的灼熱氣體球。太陽表麵的溫度約為6000K（相當於5726℃），所以看起來呈橙黃色。中心部分溫度推測可高達1.5107K，密度達到水的160倍。在這種高溫、高壓條件下，組成3/4太陽物質的氫元素會失去外層電子，僅剩的內部原子核稱為質子。質子在以極大速度運動時可以克服彼此間的靜電斥力，發生猛烈的碰撞，由4個氫原子核聚變成為1個氦原子核。這種不斷進行的熱核反應，使太陽相當於一個巨大的天然原子能工廠。
太陽內部發生的熱核反應，能夠產生巨大的能量。從愛因斯坦的狹義相當論中可以看出，質量和能量轉化的關係，即著名的“E=mc2”公式。4個氫核在聚變前的總質量是41.0079=4.0316m0（m0原子質量單位，以碳原子的1/12為標準），而1個氦原子核的質量是4.0026m0，每次核聚變就虧損0.029m0的質量。由於真空中光的速度達到約3105km/s，所以很少一點質量可轉化為巨大的能量。根據推算，1克氫核聚變為氦核大約產生6281108J（或1500108cal）的熱能。由此可見，1克氫核聚變產生的能量相當於燃燒15t石油或2700t煤所發出的能量。
太陽發生熱核反應的同時，也會伴隨著輻射和質量損耗。由於太陽體積的巨大和熱核反應頻頻發生，就能源源不斷地以電磁波（含可見光、紫外線、紅外線、無線電波、X射線和γ射線）的形式向四周放射能量，是整個太陽係光和熱的主要源泉。太陽輻射輸出能量可以作如下計算：在日地平均距離（1.496108km）處的地球大氣頂界，垂直於太陽光線的1cm2麵積上。為了便於計算，人們將每分鍾接受的太陽輻射能量稱為太陽常數，以熱量單位表示為8.25J。
根據太陽常數來計算，假設被太陽光垂直照射的半個地球賀麵積，在一分鍾內太陽向地球輻射輸送的能量為：π（6.371108）2cm28.25J/cm2·min=1.0521015J。這個數值大約相當於燃燒4108t煙煤產生的熱量。一年中太陽給地球的熱量累計相當於1001016KW·h電，是目前全世界總發電量的幾十萬倍。由此可見，太陽向地球輻射輸送的能量是多麼大啊！
從太陽係的整體來看，地球吸收到的熱量隻不過是太陽輻射總量中的很小一部分。我們采用以日地平均距離為半徑的球麵上，每分鍾每平方厘米獲得的太陽常數乘以整個球麵積，其值為8.25J/cm2·min4π（1.4961013）2cm2=2318cm1028J/min=38.621025J/s。這樣以來，太陽輸向地球輸送的能量遠遠高於地球吸收到的能量，即太陽輻射輸送能量相當於地球吸收到能量的11個數量級。
由於太陽大量釋放能量，其質量就會受到損耗。每秒鍾內由於核聚變而損耗的質量達到4107t。由於目前太陽的熱核反應狀態已維持50億年左右的曆史，假定能量輻射率基本不變，累計損耗的質量可達6.3051022t，也隻不過是太陽全部質量1.9891027t的0.03%。根據銀河係內部不同演化階段的恒星演化史推算，太陽現在仍處於壯年期，它的壽命估計可達到100億年。由此可見，太陽的熱核發反應和能量輻射是取之不盡的能量來源。
太陽處於中心區氫核聚變就會輻射出巨大的能量。但是，這種輻射能量還不到總輻射能量的1%。太陽表麵的大氣圈從裏向外分為光球、色球和日冕三層，其中灼熱的等離子氣體密度很小（光球部分相當地球大氣壓力的百分之一，日冕部分僅為十億分之一）。直接受太陽磁場的支配處於局部的劇烈運動之中，稱為太陽活動。而太陽活動的最基本標誌就是太陽表麵光球上經常出沒的“暗黑”斑點即黑子。
其實，黑子也發光，隻是它的溫度比其周圍光球的溫度低1000℃左右，所以在明亮光球反襯下看起來呈暗黑色。黑子的直徑可自21033103km至1.5107km，中心部位凹陷約500km，一般認為它是太陽表麵劇烈活動所激起的氣漩渦。小的黑子僅存在數小時，大黑子群則可延續幾個月。黑子在日麵的移動可據以證明太陽也有自轉，其赤道部分約25日自轉一周。黑子分布範圍主要集中在太陽表麵南、北緯5°25°之間。
太陽黑子群裏最為突出的是太陽耀斑的爆發。耀斑爆發可以在一二十分鍾內釋放出相當於10億顆氫彈爆炸的能量，拋出的大量高能粒子流到達地球附近時，擾亂了地球磁場，類似地球磁場突然發生一場風暴，稱為磁暴。磁暴發生時會導致地球上短波無線電通訊中斷、羅盤指針劇烈顫動而失去作用和1989年3月13日加拿大魁北克發電廠變壓器受損而大停電等現象。可見，太陽黑子釋放的能量也會對人類的通訊、生活、軍事等活動造成直接危害。
7.太陽的自轉
太陽係
1610年，伽利略研究發現，太陽黑子的一些規則運動是太陽自轉的結果。太陽存在自轉，可以從黑子以及日麵上的其他活動客體，如日珥、暗條和譜斑等在日麵上的移動，或從太陽東西邊緣光譜線的多普勒效應來證實。太陽自轉方向與地球自轉方向相同。在日麵緯度不同處，自轉角速度不同，在太陽赤道，自轉最快，緯度越高，自轉越慢。這說明了太陽自轉在不同緯度也會出現差異。太陽自轉角速度Ω和日麵緯度的關係可以用如下公式表示：
Ω=a+bsin+csin
這裏，a、b、c是用最小二乘法。根據日麵的活動客體的觀測數據整理得到的，隨所觀測的活動客體的不同而不同。以恒星為參考背景，日麵緯度17°處的太陽自轉周期是25.38日，稱為太陽自轉的恒星周期。相對於地球而言的自轉周期是27.275日，稱為太陽自轉的會合周期。地麵的觀測者為了觀測的方便常使用後一數字。隨著觀測技術的發展，我們能夠更精確地了解到太陽自轉的情況。
科學家研究表明，太陽無時無刻都處於自轉中。1970年，霍華德和哈維發現，太陽表麵有一個全球尺度的非軸對稱的速度場，而日麵較差自轉隻是上述速度場的緯向速度分量的反映。這一速度場的存在表明在赤道與極之間有角動量轉移。可見，很早以前，人們就已注意到太陽自轉速率的變化。1904年，哈姆發現，19011902年與1903年觀測到的太陽自轉速率是不一樣的；1916年，普拉斯基特觀測到在幾天之內太陽自轉速率的變化達到每秒0.15公裏。從以上觀測表明，太陽自轉速率天天都有變化。但是，太陽自轉速率隨時間變化的規律還不清楚，既不是越轉越快，也不是越轉越慢，而是在某一個上下限之間擺動。不少人還觀測、研究了色球、日冕和太陽磁場扇形結構的較差自轉。色球和日冕的自轉速率同光球相似。有些觀測表明，在某些日麵緯度上日冕自轉速度比光球自轉速度慢，並且隨太陽周期的位相而變化。從太陽的自轉上來看，太陽自轉遵循著自己的自轉規律。
對於太陽磁性材料場扇形結構邊界，並不像較差自轉理論所預料的那樣發生變化。而是呈現出一種剛性旋轉。太陽內部的自轉，人類是無法進行直接觀測，隻能間接地推測。例如，根據主序星的平均自轉速度的統計規律，根據角速度同恒星年齡和電離鈣發射線的關係，或者根據太陽的鋰鈹豐度進行推測。有的學者認為太陽內部自轉速度比表麵快，有的學者認為比表麵慢，看法還不一致。六十年代，人們才對太陽較差自轉的理論進行研究，因為對於太陽對流層中的大尺度環流的了解有了較大的進展，所以在湍流理論的基礎上提出了太陽較差自轉的理論，其基本思想是：米粒組織和超米粒組織這些小尺度對流可看作是一種粘滯作用，由於非軸對稱的全球尺度的對流和自轉的相互作用，角動量向赤道轉移，從而形成了太陽的較差自轉。正是根據這個基本思想，人們對太陽自轉才有進一步地了解。
8.太陽元素的發現
我們知道，物質是由各種化學元素組成的。目前，人類所發現的化學元素一共有109種，像我們十分熟悉的氫氧氮、銅鐵錫、碳矽硫等等都是。在這109種元素中，絕大多數都是在地球上的田野、礦山或實驗室中發現的。但是，隻有“氦”這一種元素，是首先在太陽上找到的，因此氦獲得了“太陽元素”的美稱。在英語中，氦就叫Helinm，它是由希臘字Helios演變過來的，原義就是太陽。
氦是在一次偶然的機會中被發現的。1868年8月18日，在東南亞國家印度境內發生了一次日全食。法國天文學家詹森千裏迢迢趕到印度進行觀測。在這次觀測中，他非常成功地拍下了太陽的閃光光譜，即太陽色球的光譜。令詹森感到驚異的是，在光譜中有一條以前人們從沒見到過的黃色發射線。當時，詹森還懷疑是不是自己的儀器出了毛病，但是，第二天，他又利用光譜儀再次對太陽進行觀測。觀測結果與第一天完全一樣。這種結果令詹森激動不已，因為他想到了這一定是一項很重要的新發現。於是，他馬上寫信向法國科學院彙報這個觀測成果。但可惜的是，由於受到當時交通條件的限製，這封信在路上足足走了兩個月才送到巴黎。
有趣的是，法國巴黎科學院在同一天收到了兩封信，一封來自詹森，另一封來自英國的天文愛好者洛基爾。而這兩封信談的都是關於這條陌生的黃色發射線。洛其爾是在不知道詹森的觀測結果的情況下得出了同一發現。法國科學院對這兩位天文學家的新發現很感興趣，不久便召開會議討論這個問題。經過核實，科學家們一致認為，太陽光譜上的黃線是一種地球上沒有而太陽特有的元素發射出來的。後來，科學家們將這一新發現的元素取名為“氦”。
氦元素真的隻有太陽上才有，而地球上沒有嗎？並不是這樣的，在地球上也發現也有氦存在。已經是又過了27年之後的1895年了。英國一位名叫拉姆塞的化學家在做化學實驗的時候，發現釔鈾礦石和硫酸發生反應時會產生一種氣體。為了搞清楚這是什麼氣體，他請來物理學家幫他一起對這種氣體進行分光檢測，結果發現它的光譜中也有一條黃色的明亮譜線，與太陽元素的譜線一模一樣。原來，這種氣體就是氦。於是，這一發現就打破了氦隻有太陽上有，而地球上沒有的界定。
氦究竟是一種什麼樣的氣體呢？好奇心使拉姆塞繼續對氦進行窮追不舍的研究。他發現氦是一種無色、無味，並且很輕的氣體，更重要的是，它從不跟任何別的物質發生作用，在化學中把具有這種特性的氣體叫做惰性氣體。氦的這種“孤癖”個性，使拉姆塞聯想到它一定會跑到空氣中去。於是，拉姆塞又經過幾年的不懈努力，終於在空氣中找到了氦。但是，這種氣體的含量在空氣中並不多。按體積來說，它隻占0.00052%，也算的上地球上的稀有氣體。
經過科學研究我們已經知道，地球上的這種“稀客”在廣袤無垠的宇宙間到處都有它的蹤跡。由於氦的原子量很輕，它在元素周期上排名第二。後來，人們利用它代替氫氣填充氣球，因為氦氣不易燃燒，使用起來也比氫更安全可靠。
9.推測太陽的未來
據科學家推測，太陽已經50億歲了。太陽已經度過了它漫長的前半生，步入了中年時期。現在，它容光煥發，華光四射，率領著太陽家族中的一切成員居住在銀河係中。據天文學家估計，太陽的壽命是100億歲。這就是說，太陽還能夠活上50億年。那麼，太陽將怎樣度過它的後半生呢？50億年以後，它將變成什麼呢？太陽的中年時期是一個相對穩定的階段。太陽內部蘊藏著大量的氫。這些氫是維持太陽生命的“糧食”。太陽內部是一個高溫和高壓的地方，在那裏正在進行著熱核反應，四個氫原子核聚變為一個氦原子核。在進行熱核反應的同時，會釋放出大量的能量。於是，太陽放出強烈的光和熱。由於氫聚變為氦的反應進行得比較緩慢，因此太陽的中年時期比較長，占了太陽一生中的絕大部分時間。正是由於熱核反應產生的巨大能量，才使太陽大氣處在劇烈的熱運動中。
太陽在做大氣熱運動時，就會產生向外的壓力，我們稱這個壓力為輻射壓。因此，輻射壓是一種向外排斥的力。太陽上除了這種斥力以外，還有自身產生的引力。它是一種向內的，跟斥力方向正好相反的力。太陽一生的變化，就是因為這兩種力不斷變化而造成的。現階段，太陽上的這兩種力勢均力敵，處於相持之下。正是因為處在這種情況，太陽才不會膨脹，也不會收縮，光度變化也不大。
我們知道，太陽表麵局部地區發生著各種各樣的活動，如黑子、耀斑、日珥等活動。而且，這些活動的規模和釋放出的能量遠比地球上最猛烈的火山爆發要強幾十萬倍，也會拋射出大量的物質。但是，這些活動都不足以引起太陽的嚴重創傷，也無損於太陽的光輝。太陽的這種穩定的局麵，雖然還能維持一個很長的時期，但最終有一天也會被打破的，從而踏上通向“死亡”的道路。
據科學家推測，太陽內部靠近中心的地方，溫度最高，壓力也最高。氫聚變為氦的熱核反應主要在太陽中心進行。因此，越接近太陽的中心，氫越早消耗完畢。這樣，在中心部分就形成一個由氦組成的核心，叫做氦核。這個氦核隨著熱核反應的進行不斷增大。這時候，太陽結構開始發生了變化：中央是一個氦核，外麵是正在燃燒著的由氫組成的殼層，再外麵是還沒有燃燒的由氫組成的殼層。在那個地方，太陽中心的溫度隻有1500萬度，密度隻有每立方厘米100克，溫度和壓力都不夠高，所以不能使氦發生核反應。因此，氦核形成以後，太陽中心部分由一個產生能量的地方變成一個不產生能量的地方。內部沒有能量供應，向外的斥力減弱，斥力和引力之間的平衡遭到了破壞，引力逐漸地大於斥力，占了上風。計算表明，當氦核的質量占整個太陽質量的百分之十到百分之十五的時候，太陽內部物質就要進行一番調整，核心部分在引力作用下收縮。與此同時，在氦核收縮的時候，太陽就會釋放出大量的能量。
在這些能量中，一部分的能量使氦核升溫，另一部分能量則被輸送到外殼。外麵的太陽大氣得到從裏麵送來的熱量以後，受熱膨脹，表麵積迅速增大。這時，裏麵收縮、外麵膨脹的過程進行得極快，外部熱量的增加趕不上表麵積的增長。這樣以來，太陽表麵每單位麵積所發出的熱量反而會比以前少。
雖然太陽的表麵溫度降低，而整個太陽的體積大大增加，所以太陽的光度仍然很大。到這時候，太陽已經變成一顆表麵溫度比較低、顏色偏紅、體積很大、平均密度很小、光度很高的星。由於個兒大，發出的又是紅光，所以叫做紅巨星。太陽變成紅巨星的時候，體積大得可以把水星都吞進去。它的光度將要比現在的太陽大幾十倍。在這種情況下，地球上的氣溫也將升高好幾倍，到那時，地球也將變成了一個人類無法居住的地球了。
在太陽變成紅巨星的過程中，由於氦核的收縮，太陽中心的溫度就會越來越高，密度也越來越大。等到溫度升高到一億度，密度升高到每立方厘米10萬克的時候，氦開始發生熱核反應，死灰複燃，重新放出大量的熱量。太陽經過一次劇烈變動以後再一次穩定起來。太陽在紅巨星階段大約要維持10億年。氦原子核聚變為碳原子核的熱核反應不斷進行，中心部分逐漸地變成一個碳核，等到碳核增大到一定大小的時候，又一次發生外麵膨脹、裏麵收縮的過程。這樣，太陽就會不斷重複地進行著核反應。
如果太陽再一次經過劇烈變動，這種核反應在太陽內部就會一個接一個地進行。當碳核收縮，中心溫度升高到六億度的時候，碳開始熱核反應，聚變為氧。碳聚變過程更快，隻要一萬年就結束。碳聚變反應完了以後，等到中心溫度升高到20億度的時候，氧發生熱核反應，聚變為氖。氖的熱核反應進行得更快，隻要一年時間。像這樣的反應一直到形成鐵才會停止。
為什麼到形成鐵就會停止呢？這是因為物質密度太大，氣體的性質發生了變化，再收縮的時候，溫度不再升高。太陽進入紅巨星階段以後，隨著熱核反應一個接一個地進行，不斷發生變化，時而膨脹，時而收縮，很不穩定。最後，中心溫度升高到60億度，內部會發射出大量的中微子，中微子能把大量的能量帶走，剩下的能量在1000秒鍾裏用完。在這個時候，太陽遭受了一次巨大的災難，引力失去了平衡力。在強大的引力作用下，太陽內部迅猛地坍縮。坍縮的時候，會發出強烈的衝擊波，衝擊波使太陽發生一次爆炸，把外殼猛然地拋向星際空間。與此同時，太陽內部物質就會在巨大引力下坍縮，進而變得很密，體積縮得很小，溫度升得也很高，發出強烈的白光。
此時，太陽就會變成另外一種星體。由於它個子矮小，又能發出白光，我們稱它為白矮星。白矮量的特點是個兒小，有的隻有月亮那麼大，可是它的質量卻很大，光度小。人們發現的第一顆白矮星是天狼星的伴星。這顆白矮星比太陽小得多，直徑隻有太陽的五十分之一。但是，它的質量卻和太陽的質量差不多，密度是每立方厘米175千克。後來，人們發現了更多的白矮星，其中有些白矮星的密度高達每立方厘米十幾噸。這樣以來，白矮星的表麵重力就會很大。如果一個一百幾十斤重的人，在白矮星上就會變成幾十萬噸。
當太陽變成白矮星以後，內部就不再進行熱核反應，隻有靠冷卻來發光了。大約經過十億年，能量用光，太陽變成一顆不發光，冷冰冰、又矮又小的黑矮星了。黑矮星就是太陽的結局。至於黑矮星將怎樣變化下去，天文學家隻提出了一些猜測性意見，一種可能是粉身碎骨，成為星際物質，彌漫在星際空間，成為形成下一代恒星的原料；另一種可能是它重新吸積周圍的星際物質，重新燃燒起來，死而複生。那麼，在未來，太陽會不會變成密度更大的中子星，甚至變成黑洞呢？
據科學家計算，他們認為，太陽隻能變成白矮星，不可能變成中子星或黑洞。這是因為太陽內部的質量不夠大，以致坍縮的壓力不夠，物質不可能壓得像中子星和黑洞那樣密。總之，太陽的後半生將會走上從紅巨星經過爆發到白矮星，再到黑矮星的道。
10.繞太陽運行的神秘天體
英美科學家們驚奇地發現，已經飛行很久的“先鋒10”，宇宙探測器竟給他們帶來一個令人振奮的消息就是：一個新的天體正圍繞著太陽運行。
雖然觀測者還沒有見到這一天體，但他們堅信它的存在，因為“先鋒10號”的軌道因它而發生了變化。
科學家們推斷，如果這一發現屬實，那麼它將成為因重力而被發現的太陽係中的第二顆行星。於是，1846年，科學家第一次發現了海王星。在1787年，科學家發現了天王星，後來，在天王星軌道出現異常時，進而發現了對其具有引力的海王星。
由於這顆新星是英美天文學家組成的小組發現的，所以它很可能就是所謂的“Kuiper帶”天體。而“先鋒10號”的軌道數據則來自護美國宇航局“深度空間”網絡。科學家們為了觀測到太空深處的情況，進而組建了由係列大型射電望遠鏡構成的網絡。正是如此，科學家們才得出這一結論。
早在1992年12月8日，“先鋒10號”已飛離地球84億公裏，該天文小組就發現探測器的飛行軌道出現偏差，他們一直在研究這一現象，希望找出原因。直到最近，科學家們對“先鋒10”發回的數據經過多種方法分析研究，他們終於肯定了自己的推論：太陽係又有了新成員。
為了更近一步地了解此天體，在近幾個星期中，他們力圖計算出此天體可能達到的最遠距離以及具體位置。他們初步預計，此天體是在撞上一大行星後而被拋到太陽係邊際的。該天文小組的一位英國博上稱：“我們對這一發現欣喜若狂，它真是天文學土一個極好的標誌性事件！”由此可見，在宇宙中，還有其他未被發現的天體。此外，這一發現也表明了研究宇宙奧秘的必要性。
據有關了解，這一天體可能是在茫茫宇宙中已知的數百個圍繞太陽運行的天體中的一個，它們大都是由冰及岩石構成，巨遠在冥王星之外。這些天體莊行星大家族中屬於小字輩，直徑僅有兒百公裏，但天文學家相信，有幾百萬個這種小行星在圍繞太陽運行，並形成一條龐大的“星帶”。1992年，天文學家發現了第一個這類天體。
1972年3月，“先鋒10號”被發射升空，它是第一個要穿過火星及木星間小行星帶、飛向更遠太空的探測器。但天文學家無法知道，它是否能安全闖過這一地段。因為“先鋒10號”也是第一個到達氣體行星-木星的探測器。隨後，它又成功地飛離太陽的行星係統。雖然它還未進入星際領域，但這已開了太空探測器的先河。
在“先鋒10號”飛了25年後，雖然它仍在發回信息，1997年美國宇航局還是暫停了對它的監控。最近，科學家突然發現，一股神秘的力量作用於這個“老太空旅客”，但一時又無法找到原因，後來，這股力量竟將它向一個方向推移。據悉，“先鋒10號”將在200萬年後到達今牛座星群。