太陽

太陽

透明な太陽フィルターを通して見た太陽
名前	太陽、ソル、[1] ソル、ヘリオス[2]
形容詞	太陽光[3]
シンボル
観測データ
地球からの平均距離	1  AU 149,600,000 km 8分19秒、光速[4]
視覚的な明るさ	−26.74 ( ) [ 5]
絶対等級	4.83 [5]
スペクトル分類	G2V [6]
金属性	Z = 0.0122 [7]
角度サイズ	0.527–0.545° [8]
軌道特性
天の川銀河核からの平均距離	24,000～28,000光年[9]
銀河周期	2億2500万～2億5000万年
速度	251 km/s 軌道銀河中心 恒星付近まで20km/s 宇宙マイクロ波背景 放射まで370km/s [10]
傾斜	7.25°（黄道）[5] 67.23° (銀河面)
赤経北極	286.13° (286° 7' 48") [5]
北極の偏角	+63.87° (63° 52′ 12"N) [5]
恒星回転周期	25.05日（赤道） 34.4日（極）[5]
赤道回転速度	1.997 km/s [11]
身体的特徴
赤道半径	6.957 x 10 8 m [12] 109 ×地球の半径[11]
平坦化	0.00005 [5]
表面積	6.09 × 10 12  km 2 12,000 × 地球[11]
音量	1.412 × 10 18  km 3 1,300,000 × 地球
質量	1.9885 × 10 30  kg [5] 332,950 地球[5]
平均密度	1.408グラム/ cm3 0.255 × 地球[5] [11]
年	46億年[13] [14]
赤道表面重力	274 m/s 2 [5] 27.9  g 0 [11]
慣性モーメント係数	≈0.070 [5]
表面脱出速度	617.7 km/s 55 × 地球[11]
温度	15,700,000 K（中央）[5] 5,772 K (光球) [12] 5,000,000 K (コロナ)
明るさ	3.828 × 10 26  W [5] 3.75 × 10 28 ルーメン 98 lm/W 効率
カラー（BV）	0.656 [15]
平均輝度	2.009 × 10 7  W·m −2 ·sr −1
質量による光球の組成	73.46%水素 ヘリウム24.85% 酸素0.77% 炭素0.29% 鉄0.16% ネオン0.12% 窒素0.09% シリコン0.07% マグネシウム0.05% 硫黄0.04% [16]

太陽は太陽系の中心にある恒星です。太陽は、中心部の核融合反応によって白熱した巨大な球状の高温プラズマで、表面から主に可視光線と赤外線（ 10%が紫外線）としてエネルギーを放射しています。太陽は、地球上の生命にとって最も重要なエネルギー源です。太陽は多くの文化で崇拝の対象となっています。古代から天文学の研究の中心的テーマとなっています。

太陽は銀河系の中心から24,000～28,000光年の距離を周回している。地球からは1 天文単位（1.496 × 10 ⁸  km ) または約8光分の距離にあります。その直径は約1,391,400 km (太陽は、太陽系の中心から約864,600 マイル (約 1128,000 km ) 離れており、地球の 109 倍に相当します。太陽の質量は地球の約 330,000 倍で、太陽系全体の質量の約 99.86% を占めています。太陽の質量のおよそ 4 分の 3 は水素(約 73%)で、残りの大部分はヘリウム(約 25%) で、酸素、炭素、ネオン、鉄などのより重い元素はごくわずかしか含まれていません。

太陽はG型主系列星（G2V）で、非公式には黄色矮星と呼ばれていますが、実際の光は白色です。太陽は、約46億年前に、大きな分子雲の領域内での物質の重力崩壊によって形成されました^。この物質のほとんどは中心に集まり、残りは太陽系となった軌道を回る円盤状に平らになりました。中心の塊は非常に高温で高密度になったため、最終的に中心核で核融合が始まりました。毎秒、太陽の中心核は約6,000億キログラム（kg）の水素をヘリウムに融合し、40億kgの物質をエネルギーに変換しています。

今から40億から70億年後、太陽の中心核での水素の核融合反応が減少して太陽が静水圧平衡でなくなると、中心核の密度と温度が著しく上昇して外層が膨張し、最終的に太陽は赤色巨星に変わります。このプロセスにより、太陽は今から約50億年後には地球が居住不可能になるほど大きくなります。赤色巨星段階の後、モデルでは太陽は外層を脱ぎ捨てて高密度の冷却恒星（白色矮星）になり、核融合によってエネルギーを生成しなくなりますが、おそらく数兆年間は以前の核融合による熱を放出して輝き続けます。その後は、理論上は超高密度の黒色矮星になり、放出するエネルギーは無視できるほどになるとされています。

英語の単語「sun」は、古英語の sunneから派生した。同源語は他のゲルマン語にも見られ、西フリジア語の sinne、オランダ語の zon、低地ドイツ語の Sünn、標準ドイツ語の Sonne、バイエルン語の Sunna、古ノルド語の sunna、ゴート語の sunnōなどがある。これらの単語はすべてゲルマン祖語の * sunnōnに由来している。^{[17] [18]}これは究極的にはインド・ヨーロッパ語族の他の語源における太陽を意味する単語と関連があるが、ほとんどの場合、 nの属格語幹ではなく、lの主格語幹が見られ、例えばラテン語のsōl、古代ギリシャ語のἥλιος ( hēlios )、ウェールズ語のhaul、チェコ語のslunce、さらに*l > rのサンスクリット語のस्वर् ( svár ) とペルシャ語のخور ( xvar ) などである。実際、l語幹は* sōwelanとしてゲルマン祖語にも残っており、そこからゴート語のsauil（sunnōと並んで）や古ノルド語の散文sól（詩的なsunnaと並んで）が生まれ、そこから現代スカンジナビア語の太陽を表す語、スウェーデン語とデンマーク語のsol、アイスランド語のsólなどが生まれた。 ^[18]

英語で太陽を表す主な形容詞は、日光を表すsunnyと、技術的な文脈ではsolar（/ ˈ s oʊ l ər /）である^{[3]。これはラテン語の}sol ^[19]から来ており、後者はsolar day、sol eclipse、Solar Systemなどの用語に見られる。ギリシア語のheliosから、まれな形容詞heliac（/ ˈ h iː l i æ k /）が生まれた。^[20]英語では、ギリシア語とラテン語の単語は、太陽を擬人化した詩の中でHelios（/ ˈ h iː l i ə s /）とSol（/ ˈ s ɒ l /）として登場する^{[2] [1]} 。一方、SFでは、Solは太陽を他の恒星と区別するために使用されることがある。小文字のsのsolという用語は、火星などの他の惑星の太陽日の長さを表すために惑星天文学者によって使用される。^[21]

英語の曜日名 「Sunday 」は、古英語のSunnandæg「太陽の日」に由来しており、これはラテン語のdiēs solisのゲルマン語訳であり、それ自体は古代ギリシャ語のἡμέρα ἡλίου ( hēmera hēliou )「太陽の日」の翻訳である。 ^{[22]太陽の}天文学上の記号は、中心に点がある円である。^[23]これはM☉（太陽の質量）、R☉ _（太陽の半径）、L☉（太陽_の光度）などの単位に使用されます。^{[24] [25]}

太陽はG型主系列星で、太陽系の質量の約99.86%を占めています。^[26]絶対等級は+4.83で、ほとんどが赤色矮星である天の川銀河の約85%の星よりも明るいと推定されています。^{[27] [28]}太陽は、 7パーセク（約23lt年）以内の近くの星の95%よりも質量が大きいです。^[29] 太陽は種族I、つまり重元素が豊富な^[b]星です。^{[30]約46億年前のその形成は、1つ以上の近くの}超新星からの衝撃波によって引き起こされた可能性があります。^{[31] [32]}これは、太陽系内の金やウランなどの重元素の豊富さが、いわゆる種族II 、つまり重元素の少ない星のこれらの元素の存在量と比較して高いことから示唆されています。重元素は、超新星爆発時の吸熱核反応、または大質量の第二世代の恒星内での中性子吸収による変化によって生成された可能性が高い。 ^[30]

太陽は地球の空で最も明るい天体であり、見かけの等級は−26.74です。^{[33] [34]これは、次に明るい星である}シリウスの見かけの等級が−1.46であるのに比べて約130億倍明るいです。^[35]

1天文単位（約1億5000万キロメートル、9300万マイル）は、太陽と地球の中心間の平均距離として定義されます。瞬間距離は、地球が1月3日頃の近日点から7月4日頃の遠日点まで移動するにつれて、約±250万キロメートルまたは155万マイル変化します。 ^[36]平均距離では、光は太陽の地平線から地球の地平線まで約8分20秒で移動しますが、^[37]太陽と地球の最も近い点からの光は約2秒短くなります。この太陽光のエネルギーは、光合成によって地球上のほぼすべての生命^[c]を支え、^[38]地球の気候と天気を動かします。^[39]

太陽には明確な境界はないが、その密度は光球面からの高さが増すにつれて指数関数的に減少する。^[40]測定の目的上、太陽の半径は、太陽の中心から光球面（太陽の見かけの目に見える表面）の端までの距離であると考えられる。^[41]この基準によると、太陽はほぼ完全な球体で、扁平率は900万分の1と推定され、^{[42] [43] [44]}つまり、極直径と赤道直径の差はわずか10キロメートル（6.2マイル）である。^[45]惑星の潮汐力の影響は弱く、太陽の形状に大きな影響を与えない。^[46]

太陽は赤道上で極よりも速く回転する。この差動回転は、熱輸送による対流運動と太陽の自転によるコリオリの力によって引き起こされる。星々によって定義される基準フレームでは、自転周期は赤道で約25.6日、極で約33.5日である。太陽の周りを回る地球から見ると、赤道での太陽の見かけの自転周期は約28日である。 ^[47]北極の上の有利な地点から見ると、太陽は自転軸の周りを反時計回りに回転する。 ^{[d] [48]}

太陽類似体の調査によると、初期の太陽は現在の10倍もの速さで自転していたことが示唆されている。このため表面はより活発で、X線や紫外線の放射量が多かった。太陽黒点は表面の5～30%を覆っていたとされる。^[49]自転速度は、太陽の磁場が流出する太陽風と相互作用したため、磁気ブレーキによって徐々に遅くなっていった。 ^[50]この急速な原始自転の名残は太陽の中心部に今も残っており、平均表面自転速度の4倍にあたる週に1回の速度で自転していることが判明している。^{[51] [52]}

太陽は主に水素とヘリウムの元素で構成されています。太陽の寿命のこの時点で、それらはそれぞれ太陽の光球における質量の74.9％と23.8％を占めています。^{[53]天文学では}金属と呼ばれるより重い元素はすべて質量の2％未満を占めており、酸素（太陽の質量の約1％）、炭素（0.3％）、ネオン（0.2％）、鉄（0.2％）が最も豊富です。^[54]

太陽の元々の化学組成は、太陽が形成された星間物質から受け継がれたものである。元々は、水素が約71.1%、ヘリウムが27.4%、より重い元素が1.5%であった。 ^[53]太陽の水素とヘリウムの大部分は、宇宙の最初の20分間のビッグバン元素合成によって生成され、より重い元素は太陽が形成される前の世代の星によって生成され、恒星の寿命の最終段階や超新星などのイベントによって星間物質に拡散した。^[55]

太陽が形成されて以来、主な核融合プロセスは水素をヘリウムに融合することでした。過去46億年の間に、太陽内のヘリウムの量と位置は徐々に変化してきました。核内のヘリウムの割合は核融合により約24%から約60%に増加し、ヘリウムと重元素の一部は重力により光球から太陽の中心に向かって沈殿しました。重い元素の割合は変化していません。熱は対流ではなく放射によって太陽の核から外側に伝達されるため（下の放射領域を参照）、核融合生成物は熱によって外側に持ち上げられることはなく、核内に留まります。^[56]そして徐々にヘリウムの内核が形成され始めましたが、現在の太陽の核はヘリウムを核融合できるほど高温または高密度ではないため、核融合することはできません。現在の光球ではヘリウムの割合が減少しており、金属量は原始星段階（核融合が始まる前）の84％に過ぎない。将来的にはヘリウムは核に蓄積し続け、約50億年後にはこの緩やかな蓄積により太陽は主系列を脱して赤色巨星となるだろう。^[57]

光球の化学組成は、通常、原始太陽系の組成を代表するものと考えられている。^[58]通常、上記の太陽の重元素の存在量は、太陽の光球の分光法と、融点まで加熱されていない隕石の存在量を測定することによって測定される。これらの隕石は原始太陽の組成を保持していると考えられているため、重元素の沈殿の影響を受けない。2つの方法は一般的によく一致する。^[59]

太陽の中心核は中心から太陽半径の約20～25%まで広がっています。^[60]密度は最大で150 g/cm ^{3 [61] [62]}（水の密度の約150倍）で、温度は1570万ケルビン（K）近くです。^[62]対照的に、太陽の表面温度は約太陽の核の回転速度は、太陽の約5800 Kです。SOHOミッションの最近のデータ解析では、核の回転速度が外部の放射層よりも速いという説が支持されています。 ^[60]太陽の誕生以来、エネルギーは核領域での陽子-陽子連鎖による核融合反応によって生成されてきました。この反応により、水素がヘリウムに変換されます。^[63]現在、太陽で生成されるエネルギーの0.8%は、 CNOサイクルと呼ばれる別の一連の核融合反応から得られています。CNOサイクルから得られる割合は、太陽が年を重ねて明るくなるにつれて増加すると予想されています。^{[64] [65]}

太陽の中心部は、核融合によってかなりの量の熱エネルギーを生成する唯一の領域です。太陽のエ​​ネルギーの99％は、半径の最も内側の24％で生成され、半径の30％を超えると核融合はほとんど起こりません。太陽の残りの部分は、このエネルギーが多くの連続した層を通って外側に伝達されるときに加熱され、最終的に太陽の光球に到達し、そこで放射（光子）または移流（質量粒子）によって宇宙に逃げます。^{[66] [67]}

陽子-陽子連鎖はコアでは毎秒9.2 × 10 ³⁷回発生し、約3.7 × 10^{毎秒38個の}陽子をアルファ粒子（ヘリウム原子核）に変換します（合計約8.9 × 10太陽には^{56個の自由陽子があり、約}6.2 × 10 ¹¹  kg/sである。しかし、各陽子は（平均して）PP鎖を使用して他の陽子と融合するのに約90億年かかる。^[66] 4つの自由陽子（水素原子核）を1つのアルファ粒子（ヘリウム原子核）に融合すると、融合した質量の約0.7％がエネルギーとして放出されるため、^[68]太陽は質量エネルギー変換率42.6億kg/s（6000億kgの水素が必要^[69]）でエネルギーを放出し、384.6 ヨタワット（3.846 × 10 ²⁶  W )、^[5]または 9.192 × 10 太陽のエネルギー出力は毎秒¹⁰メガトンのTNT火薬に相当します。太陽のエ​​ネルギー出力が大きいのは、主に太陽の中心核の大きさと密度が大きいためです（地球や地球上の物体と比較して）。太陽の中心核は1立方メートルあたりに非常に小さなエネルギーしか生成されません。太陽内部の理論モデルに、中心核での最大出力密度、つまりエネルギー生成量は1立方メートルあたり約276.5ワットです。 ^[70]カール・クルシェルニツキによると、これは堆肥の山の内部のエネルギー密度とほぼ同じです。 ^[71]

核の融合率は自己修正平衡状態にある。融合率がわずかに高くなると、核はより熱くなり、外層の重量に抗してわずかに膨張し、密度と融合率が低下して摂動が修正される。一方、融合率がわずかに低くなると、核は冷えてわずかに収縮し、密度が増加して融合率が上昇し、再び現在の率に戻る。^{[72] [73]}

放射層は太陽の最も厚い層で、太陽半径の 0.45 倍である。中心核から太陽半径の約 0.7 倍までは、熱放射がエネルギー伝達の主な手段である。^[74]中心核から離れるにつれて、温度は約 700 万ケルビンから 200 万ケルビンに低下する。^[62]この温度勾配は断熱減率の値よりも小さいため対流を起こせず、このため、この領域でのエネルギー伝達は熱対流ではなく放射によって行われる。^{[62]水素イオンとヘリウム} イオンは光子を放出し、光子は他のイオンに再吸収されるまでに短い距離しか移動しない。^[74]密度は、放射層の頂点である太陽半径の 0.25 倍から半径の 0.7 倍の間で100 倍低下する (20,000 kg/m ³から200 kg/m ^{3に)。 [74]}

放射層と対流層は遷移層、タコクラインによって分離されている。これは、放射層の均一な回転と対流層の差動回転の間の急激なレジーム変化によって、2つの層の間に大きなせん断が生じる領域であり、連続する水平層が互いに滑り合う状態である。^[75]現在、この層内の磁気ダイナモ、または太陽ダイナモが太陽の磁場を生成すると仮定されている。^[62]

太陽の対流層は、太陽半径の 0.7 倍 (500,000 km) から表面近くまで広がっています。この層では、太陽プラズマは密度や熱が十分ではないため、内部の熱エネルギーを放射によって外側に伝達することはできません。代わりに、プラズマの密度は対流が発生し、太陽のエネルギーを表面に向かって外側に移動させるのに十分なほど低いです。タコクラインにおいて加熱された物質は熱を吸収して膨張し、それによって密度が低下して上昇します。その結果、物質の秩序ある運動が熱セルに発達し、熱の大部分を太陽の上部にある光球へと運びます。物質が光球表面の真下で拡散および放射により冷却されると、その密度が増加し、対流層の底部まで沈み、そこで再び放射層の上部から熱を吸収して対流サイクルが継続します。光球では、温度は350分の1の5,700 K（9,800 °F）に低下し、密度はわずか0.2 g/m ³（海面の空気の密度の約1/10,000、対流層の内層の密度の100万分の1）にまで低下しています。^[62]

対流層の熱柱は太陽の表面に痕跡を残し、最小規模では太陽粒状、大規模では超粒状と呼ばれる粒状の外観を与える。太陽内部のこの外側部分での乱流対流は、太陽の表面近傍の体積にわたって「小規模」なダイナモ作用を維持する。^[62]太陽の熱柱はベナールセルであり、ほぼ六角柱の形をしている。^[76]

太陽の目に見える表面である光球は、太陽がその下では可視光に対して不透明になる層である。 ^[77]この層で生成された光子は、その上の透明な太陽大気を通って太陽から逃げ出し、太陽放射、太陽光となる。不透明度の変化は、可視光を容易に吸収するH ⁻イオンの量が減少するためである。^[77]逆に、知覚される可視光は、電子が水素原子と反応してH ⁻イオンを生成するときに生成される。^{[78] [79]}

光球の厚さは数十から数百キロメートルで、地球上の空気よりわずかに不透明です。光球の上部は下部よりも冷たいため、太陽の画像は太陽の円盤の端や縁よりも中央の方が明るく見えます。これは、縁暗化と呼ばれる現象です。^[77]太陽光のスペクトルは、5,772 K (9,930 °F) で放射する黒体のスペクトルとほぼ同じで、 ^[12]光球の上の薄い層からの原子吸収線が点在しています。光球の粒子密度は約 10 ²³  m ^{−3 (海面での}地球の大気の体積あたりの粒子数の約 0.37% ) です。光球は完全には電離されていません。電離の程度は約 3% で、水素のほとんどすべてが原子の形のままです。^[80]

太陽の大気は、光球、彩層、遷移層、コロナ、太陽圏の 5 つの層で構成されています。

太陽の最も冷たい層は、およそ光球から500km上空にあり、温度は約4,100  K。^[77]太陽のこの部分は、一酸化炭素や水などの単純な分子が存在するのに十分低温であり、吸収スペクトルによって検出することができます。^[81]彩層、遷移層、コロナは太陽の表面よりもはるかに高温です。 ^{[77]理由はよくわかっていませんが、}アルヴェーン波がコロナを加熱するのに十分なエネルギーを持っている可能性があることを示す証拠があります。^[82]

最低気温層の上には、2,000 kmの厚さで、放出線と吸収線のスペクトルが支配的です。^[77]彩層は、皆既日食の始まりと終わりに色の閃光として見えるため、ギリシャ語の「色」を意味する語源から彩層と呼ばれています。^[74]彩層の温度は高度とともに徐々に上昇し、約1000℃まで上昇します。上部では20,000Kになります。 ^[77]彩層の上部ではヘリウムが部分的に電離します。^[83]

彩層の上層では、薄い（約200 km）の遷移領域では、温度は上部彩層の20,000 Kからコロナの温度は遷移領域の温度は1,000,000 Kです。^[84]温度上昇は遷移領域でのヘリウムの完全電離によって促進され、プラズマの放射冷却が大幅に減少します。^{[83]遷移領域は明確に定義された高度で発生するわけではありません。むしろ、}スピキュールやフィラメントなどの彩層の特徴の周りに一種の後光を形成し、一定の混沌とし​​た動きをしています。^[74]遷移領域は地球の表面からは簡単には見えませんが、スペクトルの極端紫外線部分に敏感な機器によって宇宙から簡単に観測できます。^[85]

コロナは太陽の次の層である。太陽の表面近くにある低コロナの粒子密度は、約 10 ¹⁵  m ⁻³から 10 ¹⁶  m ⁻³である。^{[83] [e]}コロナと太陽風の平均温度は約 1,000,000～2,000,000 K であるが、最も高温の領域では 8,000,000～20,000,000 K である。^[84]コロナの温度を説明する完全な理論はまだ存在しないが、少なくともその熱の一部は磁気再結合によるものであることがわかっている。^{[84] [86]コロナは太陽の拡張された大気であり、その体積は太陽の光球によって囲まれた体積よりもはるかに大きい。太陽から}惑星間空間 へのプラズマの流れが太陽風である。^[86]

太陽の最も外側の薄い大気であるヘリオスフィアは、太陽風プラズマで満たされている。太陽のこの最も外側の層は、太陽風の流れが超アルヴェニックになる距離、つまり、アルヴェーン波の速度よりも速くなる距離、つまり^[87]太陽半径の約20倍の距離から始まると定義されている（太陽圏の乱流や力学的な力は、太陽コロナの形状に影響を与えることはできない。なぜなら、情報はアルヴェン波の速度でしか伝わらないからである。太陽風は太陽圏を連続的に外向きに進み、[ ^{88] [89]}太陽磁場を螺旋状に形成し、^{[86]太陽圏界面に}100万光年を超える衝撃を与えるまで続く。太陽から50天文単位のところにある。2004年12月、ボイジャー1号探査機は、ヘリオポーズの一部であると考えられる衝撃波面を通過した。^[90] 2012年後半、ボイジャー1号は、宇宙線衝突の顕著な増加と太陽風からの低エネルギー粒子の急激な減少を記録した。これは、探査機がヘリオポーズを通過して星間物質に入ったことを示唆しており、^[91]実際に、2012年8月25日に太陽から約122天文単位（18 Tm）のところでそのように進んだ。 ^{[92]太陽圏には、銀河を通る太陽の}特異な動きにより、その後ろに伸びるヘリオテイルがある。^[93]

2021年4月28日、NASAのパーカー・ソーラー・プローブは、太陽半径の18.8倍のところで特定の磁気および粒子条件に遭遇し、コロナと太陽風を分ける境界であるアルヴェン面を突破したことが示唆された。アルヴェン面とは、コロナプラズマのアルヴェン速度と大規模太陽風の速度が等しい場所と定義される。^{[94] [95]}フライバイ中、パーカー・ソーラー・プローブはコロナに数回出入りした。これにより、アルヴェン臨界面は滑らかな球形ではなく、表面にシワを寄せるスパイクと谷があるという予測が証明された。^[94]

太陽は可視スペクトル全体で光を放射するため、宇宙から見ると、または太陽が空の高い位置にある場合、その色は白色で、CIE色空間指数は (0.3, 0.3) 付近になります。宇宙から見ると、波長あたりの太陽放射輝度はスペクトルの緑色部分でピークに達します。 ^{[96] [97]}太陽が空の非常に低い位置にある場合、大気の散乱により、太陽は黄色、赤、オレンジ、またはマゼンタ色になり、まれに緑や青になることもあります。太陽は一般的に白色であるにもかかわらず (太陽光線は白色、周囲光は白色、月の照明は白色など)、一部の文化では心の中で太陽を黄色、一部の文化では赤色とイメージしています。この理由は文化的なものであり、正確な理由は議論の対象となっています。^[98]太陽はG2星に分類されています。^[66]つまり、太陽はG 型の主系列星であり、2 は表面温度がG クラスの 2 番目の範囲にあること を示しています。

太陽定数は、太陽光に直接さらされる単位面積あたりに太陽が蓄えるエネルギーの量です。太陽定数はおよそ太陽から1天文単位（AU）の距離（つまり、地球の軌道上またはその近く）では、地球の表面の太陽光は1,368 W/m ^{2 （ワット/平方メートル）に達します。 [99]}地球の表面の太陽光は地球の大気によって減衰されるため、表面（太陽から近いほど）に到達する電力は少なくなります。太陽が天頂近くにある晴れた日には、地球の大気圏外からの太陽光は最大1,000 W/m ²に達する。^[100]地球の大気圏上層部の太陽光は（全エネルギーで）赤外線が約50％、可視光線が40％、紫外線が10％である。^[101]大気圏は、特に短波長の太陽紫外線を70％以上遮断する。^[102]太陽紫外線は地球の昼側上層大気を電離させ、導電性の電離層を形成する。^[103]

太陽からの紫外線には防腐作用があり、道具や水を消毒するために使用できます。この放射線は日焼けを引き起こし、ビタミンDの生成や日焼けなどの他の生物学的効果があります。これは皮膚がんの主な原因です。紫外線は地球のオゾン層によって大幅に減衰するため、緯度によって紫外線の量が大きく異なり、地球上のさまざまな地域での人間の肌の色の違いなど、多くの生物学的適応に部分的に関与しています。^[104]

中心部での核融合反応で最初に放出された高エネルギーガンマ線 光子は、通常、わずか数ミリメートル移動した後、放射層の太陽プラズマによってほぼ即座に吸収されます。再放出はランダムな方向に発生し、通常はわずかに低いエネルギーで発生します。この一連の放出と吸収により、放射線が太陽の表面に到達するまでに長い時間がかかります。光子の移動時間は、10,000年から170,000年と推定されています。^[105]対照的に、太陽の全エネルギー生成の約2％を占めるニュートリノが表面に到達するのにかかる時間はわずか2.3秒です。太陽におけるエネルギー輸送は、物質と熱力学的平衡にある光子が関与するプロセスであるため、太陽におけるエネルギー輸送の時間スケールはより長く、約30,000,000年です。これは、太陽の中心部でのエネルギー生成率が突然変化した場合に、太陽が安定状態に戻るまでにかかる時間です。^[106]

電子ニュートリノは中心核の核融合反応によって放出されるが、光子とは異なり物質と相互作用することはほとんどないため、ほぼすべてが太陽からすぐに逃げることができる。しかし、太陽で生成されるこれらのニュートリノの数の測定値は、理論が予測する数の3分の1に満たない。2001年にニュートリノ振動が発見され、この矛盾は解決された。太陽は理論で予測された数の電子ニュートリノを放出しているが、ニュートリノは検出されるまでにフレーバーが変わってしまったため、ニュートリノ検出器はそのうちの2/3を検出できなかったのである。 ^[107]

太陽には表面全体で変化する恒星磁場がある。極磁場は1～2ガウス（0.0001～0.0002 テスラ）であるが、太陽黒点と呼ばれる太陽の表面では磁場は通常3,000ガウス（0.3テスラ）、太陽プロミネンスでは10～100ガウス（0.001～0.01テスラ）である。^[5]磁場は時間と場所によって変化する。準周期的な11年周期の太陽活動は、黒点の数と大きさが増減する最も顕著な変動である。^{[108] [109] [110]}

太陽の磁場は太陽自体をはるかに超えて広がっている。電気を通す太陽風プラズマは太陽の磁場を宇宙に運び、惑星間磁場と呼ばれるものを形成する。^{[86]理想的な}磁気流体力学として知られる近似では、プラズマ粒子は磁力線に沿ってのみ移動する。その結果、外向きに流れる太陽風は惑星間磁場を外向きに引き伸ばし、ほぼ放射状の構造に強制する。太陽の磁気赤道の両側に反対の半球状の極性を持つ単純な双極太陽磁場の場合、太陽風に薄い電流シートが形成される。遠距離では、太陽の自転により双極磁場とそれに対応する電流シートがパーカースパイラルと呼ばれるアルキメデスの螺旋構造にねじれる。^[86]

太陽黒点は太陽の光球上の暗い斑点として見え、磁場が集中して太陽内部から表面への対流による熱輸送が阻害されている場所に対応する。その結果、黒点は周囲の光球よりもわずかに低温になり、暗く見える。典型的な太陽活動極小期には、黒点はほとんど見えず、時には全く見えないこともある。黒点が現れる場合は、太陽の高緯度に位置する。太陽活動周期が極大期に向かうにつれて、黒点は太陽赤道に近い場所に形成される傾向があり、これはシュペーラーの法則として知られている。最大の黒点は直径数万キロメートルにもなる。^[111]

11 年の黒点周期は、22 年のバブコック・レイトンダイナモ周期の半分であり、これは太陽のトロイダル磁場とポロイダル磁場の間の振動的なエネルギー交換に対応する。太陽周期の極大期には、外部のポロイダル双極磁場はダイナモ周期の最小強度に近づくが、タコクライン内の差動回転によって生成される内部のトロイダル四極磁場は最大強度に近づく。ダイナモ周期のこの時点では、対流層内の浮力による湧昇によってトロイダル磁場が光球から出現し、東西にほぼ一列に並び、反対の磁気極性を持つ足跡を持つ黒点のペアが生じる。黒点ペアの磁気極性は太陽周期ごとに交互になり、これはヘールの法則で説明される現象である。^{[112] [113]}

太陽活動周期の衰退期には、エネルギーは内部のトロイダル磁場から外部のポロイダル磁場へと移行し、黒点の数と大きさは減少する。太陽活動周期の極小期には、トロイダル磁場はそれに応じて最小強度となり、黒点は比較的少なく、ポロイダル磁場は最大強度となる。次の 11 年周期の黒点周期の上昇とともに、差動回転により磁気エネルギーはポロイダル磁場からトロイダル磁場へと移行するが、その極性は前回の周期とは逆になる。このプロセスは継続的に進行し、理想的で単純化されたシナリオでは、11 年周期の黒点周期はそれぞれ、太陽の大規模磁場の全体的な極性の変化に対応する。^{[114] [115]}

太陽の磁場は、太陽活動と総称される多くの影響を引き起こします。太陽フレアとコロナ質量放出は、太陽黒点群で発生する傾向があります。ゆっくりと変化する高速太陽風の流れは、光球面のコロナホールから放出されます。コロナ質量放出と高速太陽風の流れはどちらも、プラズマと惑星間磁場を太陽系の外に運びます。^[116]太陽活動が地球に与える影響には、中緯度から高緯度でのオーロラや、無線通信と電力の混乱などがあります。太陽活動は、太陽系の形成と進化に大きな役割を果たしてきたと考えられています。^[117]

太陽黒点数の長期的な変化は、一部の科学者によって、太陽放射量の長期的な変化と相関関係にあると考えられており、^[118]ひいては地球の長期的な気候に影響を与える可能性がある。^[119]太陽周期は、地球を取り巻くものも含め、宇宙の気象条件に影響を与える。例えば、17世紀には、太陽周期は数十年間完全に停止したように見え、マウンダー極小期として知られる期間中、太陽黒点はほとんど観測されなかった。これは、ヨーロッパが異常に寒い気温を経験した小氷期の時代と一致していた。^[120]樹木の年輪の分析により、それ以前の長期極小期が発見されており、平均よりも低い地球気温と一致していたと思われる。^[121]

^{現在、太陽は主}系列の寿命のほぼ半分を過ぎています。太陽は40億年以上にわたって劇的な変化はなく、今後50億年ほどはかなり安定した状態が続くでしょう。しかし、中心核での水素の核融合が停止すると、太陽は内部的にも外部的にも劇的な変化を遂げることになります。

太陽は約46億年前、主に水素とヘリウムで構成され、おそらく他の多くの恒星を生み出した巨大分子雲の一部が崩壊して形成されました。 ^[122]この年齢は、恒星進化のコンピュータモデルと核宇宙年代学によって推定されています。^[13]この結果は、太陽系最古の物質の放射年代である45億6700万年前と一致しています。^{[123] [124]}古代の隕石の研究により、爆発した短寿命の恒星でのみ形成される鉄60などの短寿命同位体の安定した娘核の痕跡が明らかになっています。これは、太陽が形成された場所の近くで1つ以上の超新星が発生したに違いないことを示しています。近くの超新星からの衝撃波が分子雲内の物質を圧縮し、特定の領域を自身の重力で崩壊させることで、太陽の形成を引き起こしたと考えられます。^[125]雲の断片が崩壊すると、角運動量保存則により回転が始まり、圧力の上昇とともに熱を帯びるようになった。^[126]質量の多くは中心部に集中し、残りは平らになって円盤状になり、それが惑星や太陽系の他の天体となった。^{[127] [128]}雲の中心部の重力と圧力により、周囲の円盤から物質が蓄積され、大量の熱が発生し、最終的に核融合が引き起こされた。^[129]

HD 162826とHD 186302は太陽と類似点があり、同じ分子雲で形成された兄弟恒星であると考えられています。^{[130] [131]}

太陽は主系列段階のほぼ半分を過ぎており、その間に太陽の中心部で核融合反応が起こり、水素がヘリウムに融合する。毎秒、太陽の中心部では40億キログラム以上の物質がエネルギーに変換され、ニュートリノと太陽放射が生成される。この速度で、太陽はこれまでに地球の質量の約100倍、太陽の全質量の約0.03％をエネルギーに変換した。太陽は赤色巨星段階に入る前に、主系列星として合計約100億年から110億年を過ごす。 ^[132] 80億年の時点で、太陽は2022年に最も高温になるだろうと、ESAのガイア宇宙観測ミッションは述べている。 ^[133]

太陽は主系列期間中に、中心核と表面が徐々に高温になり、半径が大きくなり、明るくなっています。主系列の始まり以来、半径は15％拡大し、表面温度は5,620 K（9,660 °F）から5,772 K（9,930 °F）に上昇し、その結果、光度は太陽光度の0.677から現在の太陽光度1.0へと48％増加しました。これは、中心核のヘリウム原子の平均分子量が融合した水素原子よりも大きいため、熱圧が低くなるためです。そのため、中心核は収縮しており、太陽の外層が中心に近づき、重力による位置エネルギーが解放されます。ビリアル定理によれば、解放された重力エネルギーの半分は加熱され、核融合の速度が徐々に上昇し、その結果、光度が上昇する。このプロセスは、核が徐々に高密度になるにつれて加速する。^[134]現在、その明るさは1億年ごとに約1％増加している。このような増加により地球から液体の水が枯渇するには、今から少なくとも10億年かかるだろう。^[135]その後、地球は複雑な多細胞生物を支えることができなくなり、地球上に残っている最後の多細胞生物は最終的に完全な大量絶滅を経験するだろう。^[136]

太陽は超新星爆発を起こすほどの質量を持っていない。その代わりに、約50億年で中心核の水素がなくなると、中心核の水素融合が止まり、中心核の収縮を防ぐものがなくなる。重力による位置エネルギーが解放されると太陽の光度が増加し、主系列段階が終了し、太陽は次の10億年かけて膨張し、最初は準巨星、次に赤色巨星になる。^{[134] [137] [138]}重力収縮による加熱によっても太陽は膨張し、中心核のすぐ外側の殻で水素の融合が起こり、そこに未融合の水素が残ることで光度が上昇し、最終的には現在の1,000倍以上にもなる。^{[134]太陽が}赤色巨星分枝（RGB）段階に入ると、水星と金星を飲み込む（そして破壊する可能性が高い）だろう。 2008年の論文によると、地球の軌道は太陽の質量損失により、当初は最大1.5AU（2億2000万km、1億4000万マイル）まで拡大する。しかし、その後、地球の軌道は潮汐力（そして最終的には下層彩層からの抗力）により縮小し始め、今から75億9000万年後の赤色巨星分枝期の終わりに太陽に飲み込まれる。これは、水星と金星がそれぞれ同じ運命をたどってから380万年と100万年後のことである。^[138]

太陽が赤色巨星枝の先端に到達する頃には、太陽の大きさは現在の約256倍になり、半径は1.19AU（1億7800万km）になる。^{[138] [139]}太陽は赤色巨星枝の中で約10億年を過ごし、質量の約3分の1を失う。^[138]

赤色巨星分岐の後、太陽には約 1 億 2000 万年の活動寿命が残されているが、多くのことが起こる。まず、コア (縮退したヘリウムで満たされている)がヘリウムフラッシュで激しく発火する。コアの 6% (太陽の質量の 40%) が、トリプルアルファ過程によって数分以内に炭素に変換されると推定されている。^{[140]その後、太陽は現在のサイズの約 10 倍、明るさの 50 倍に縮小し、温度は現在よりもわずかに低くなる。その後、}赤色巨星または水平分岐に到達するが、太陽の金属量の恒星は水平分岐に沿って青方に向かって進化することはない。代わりに、コアでヘリウムと反応し続けるにつれて、約 1 億年かけて適度に大きくなり、より明るくなるだけである。^[138]

ヘリウムが枯渇すると、太陽は中心核の水素が枯渇したときと同じ膨張を繰り返す。ただし、今回は膨張がより速く起こり、太陽はより大きく、より明るくなる。これは漸近巨星分岐段階であり、太陽は殻内の水素とより深い殻内のヘリウムを交互に反応させている。初期の漸近巨星分岐で約2000万年が経過した後、太陽はますます不安定になり、急速な質量損失と熱パルスが発生し、約10万年ごとに数百年間サイズと明るさが増加する。熱パルスは毎回大きくなり、後のパルスでは明るさが現在のレベルの5000倍にもなる。それにもかかわらず、太陽の最大AGB半径は、太陽の先端RGB最大値である179 R _☉、つまり約0.832 AU（1億2450万km、7730万マイル）ほど大きくならない。^{[138] [141]}

モデルは質量損失の速度と時期によって異なります。赤色巨星枝での質量損失が大きいモデルでは、漸近巨星枝の先端に小さくて明るい星が生成され、おそらく明るさは2,000倍、半径は200倍未満になります。^{[138]太陽の場合、外層を完全に失って}惑星状星雲を作り始めるまでに4回の熱パルスが予測されています。^[142]

漸近巨星分岐後の進化はさらに速い。温度が上昇しても光度はほぼ一定のままで、放出された太陽の質量の半分は、露出した核が 30,000 K (53,500 °F) に達すると、まるで青いループのようになるかのように、惑星状星雲にイオン化される。最終的なむき出しの核である白色矮星は、温度が 100,000 K (180,000 °F) を超え、太陽の現在の質量の 54.05% を含むと推定される。^[138]（シミュレーションによると、太陽は惑星状星雲を形成できる最も質量の小さい恒星の1つである可能性がある。^{[143] ）惑星状星雲は約1万年で分散しますが、白色矮星は仮説上の超高密度の}黒色矮星に減衰するまで数兆年は存続します。^{[144] [145] [146]}そのため、白色矮星であったときよりもさらに長い間、エネルギーを放出しないことになります。^[147]

太陽の周りを回る惑星は8つ知られている。これには4つの地球型惑星（水星、金星、地球、火星）、2つの巨大ガス惑星（木星と土星）、2つの巨大氷惑星（天王星と海王星）が含まれる。太陽系にはまた、一般に準惑星とみなされる9つの天体とその候補、小惑星帯、多数の彗星、そして海王星の軌道の外側にある多数の氷天体がある。6つの惑星と多くのより小さな天体にも、独自の天然衛星がある。特に、木星、土星、天王星の衛星系は、ある意味で太陽系のミニチュア版のようだ。^[148]

太陽は惑星の引力によって動いている。太陽の中心は太陽系の重心の周りを太陽半径の0.1から2.2倍の範囲で動いている。太陽の重心の周りの運動はおよそ179年ごとに繰り返され、主に木星と土星の合周期により約30°回転する。^[149]

太陽は天の川銀河の一部であり、太陽系全体を引いて銀河の質量の中心の周りを平均速度230 km/s (828,000 km/h) または143 mi/s (514,000 mph) で公転している。^[160] 1公転 (銀河年)には地球の約2億2000万～2億5000万年かかり、 ^[161]太陽の形成以来、約20回繰り返されている。^[162]太陽の運動の方向、つまり太陽の頂点は、おおよそベガ星の方向である。^[163]

太陽は天の川銀河の中心を周回し、はくちょう座の方向に秒速 220 キロメートル (時速 490,000 マイル) 以上の速度で動いています。銀河系内の星の運動の簡単なモデルでは、銀河座標 X、Y、Z (銀河系の中心が常にX方向になるように座標を回転させる) は次のように表されます。 ここで、U、V、Wはそれぞれ局所的な静止基準に対する速度、AとBはオールト定数、は局所的な静止基準に対する銀河の回転の角速度、は「周転円周波数」、 ν は垂直振動周波数です。^[164]太陽については、現在のU、V、およびWの値は km/sと推定され、他の定数の推定値はA  = 15.5 km/s/ kpc、B  = −12.2 km/s/kpc、 κ = 37 km/s/kpc、および ν=74 km/s/kpc です。X ( 0)とY (0)はゼロとし、Z (0)は 17 パーセクと推定されます。^[165]このモデルは、太陽が銀河の周りを回っている点の周りを公転していることを意味しています。太陽がその点の周りを公転する周期は です。これは、1 パーセクが 1 km/s の 97 万 8 千年倍であるという等式を用いると 1 億 6600 万年となり、その点が銀河の周りを公転するのにかかる時間よりも短くなります。 ( X, Y ) 座標では、太陽は点の周囲に楕円を描きます。楕円のY方向の長さは 1035 パーセク、X方向の幅は 691 パーセクです。移動点は現在 にあります。Z 方向の振動により 、 太陽は銀河面から上方に 98 パーセク、下方に同じ距離移動します。周期は 8300 万年で、1 周あたり約 2.7 回です。^[166]は 2 億 2200 万年ですが、太陽が回る点における の値は 2 億 3500 万年に相当し、これは点が銀河の周りを 1 周するのにかかる時間です。 の値が等しい他の星は、太陽と同じ時間をかけて銀河の周りを一周するため、太陽とほぼ同じ付近にとどまります。 $${\displaystyle X(t)=X(0)+{\frac {U(0)}{\kappa }}\sin(\kappa t)+{\frac {V(0)}{2B}}(1-\cos(\kappa t))}$$ $${\displaystyle Y(t)=Y(0)+2A\left(X(0)+{\frac {V(0)}{2B}}\right)t-{\frac {\Omega _{0}}{B\kappa }}V(0)\sin(\kappa t)+{\frac {2\Omega _{0}}{\kappa ^{2}}}U(0)(1-\cos(\kappa t))}$$ $${\displaystyle Z(t)={\frac {W(0)}{\nu }}\sin(\nu t)+Z(0)\cos(\nu t)}$$${\displaystyle \オメガ _{0}=AB}$${\displaystyle \kappa ={\sqrt {-4\オメガ _{0}B}}}$${\displaystyle (U(0),V(0),W(0))=(10.00,5.25,7.17)}$${\displaystyle 2\pi /\kappa }$$${\displaystyle X={\frac {V(0)}{2B}}=-215{\text{パーセク}}}$$ $${\displaystyle Y={\frac {2\Omega _{0}}{\kappa ^{2}}}U(0)=405{\text{パーセク}}.}$$${\displaystyle 2\pi /\オメガ _{0}}$${\displaystyle \オメガ}$$${\displaystyle \Omega \approx \Omega _{0}-{\frac {2A}{R_{0}}}\Delta X\approx 26.1{\text{ km/s/kpc}}}$$${\displaystyle X+V/(2B)}$

太陽の天の川銀河の周りの軌道は、銀河の渦巻き腕の内部やその間の質量分布などの天の川銀河内の不均一な質量分布によって乱されている。太陽系が天の川銀河を一周するのにかかる時間はおよそ2億2500万年から2億5000万年（銀河年）なので^[167] 、太陽の一生の間に20から25回周回したと考えられる。天の川銀河の中心を回る太陽系の軌道速度はおよそ251km/s（156マイル/s）である^[168] 。この速度では、太陽系が1光年の距離を移動するには約1,190年、太陽から太陽までの距離を移動するには7日かかる。1 AU . ^[169]

天の川銀河は宇宙マイクロ波背景放射（CMB）に対してうみへび座の方向に毎秒550キロメートルの速度で動いているが、太陽は銀河中心に対して白鳥座（銀河経度90度、緯度0度）の方向に毎秒200キロメートル以上の速度で動いているため、CMBに対する合成速度は、クレーターまたは獅子座（銀河緯度264度、緯度48度） の方向に毎秒約370キロメートルとなる。 ^[170]これは白鳥座から132度離れている。

多くの先史時代および古代の文化では、太陽は太陽神またはその他の超自然的存在であると考えられていました。^{[171] [172]}紀元前1千年紀初頭、バビロニアの天文学者は、黄道に沿った太陽の動きが均一ではないことを観察しましたが、その理由はわかりませんでした。今日では、これは地球が楕円軌道上を移動するためであり、近日点で太陽に近いときはより速く動き、遠日点で太陽から遠いときはより遅く動くことがわかっています。^[173]

太陽について科学的、哲学的な説明を最初に行った人物の一人は、ギリシャの哲学者アナクサゴラスである。彼は、太陽はペロポネソス半島よりも大きい巨大な燃える金属球であり、月は太陽の光を反射していると推論した。 ^[174] エラトステネスは紀元前3世紀に地球と太陽の距離を「 400万から80000万スタディア」と推定したが、その翻訳は曖昧で、4,080,000スタディア（755,000 km）または804,000,000スタディア（1億4800万から1億5300万キロメートル、0.99から1.02 AU）のいずれかを意味しており、後者の値は数パーセント以内で正確である。紀元1世紀、プトレマイオスはその距離を地球の半径の1,210倍、およそ771万キロメートル（0.0515AU）と推定した。^[175]

太陽が惑星の軌道の中心であるという説は、紀元前3世紀に古代ギリシャのサモス島のアリスタルコスによって最初に提唱され、 ^[176]後にセレウキアのセレウコスによって採用されました（太陽中心説を参照）。^{[177]この見解は、16世紀に}ニコラウス・コペルニクスによって太陽中心システムのより詳細な数学モデルとして発展しました。^[178]

太陽黒点の観測は漢王朝（紀元前206年～紀元後220年）に中国の天文学者によって記録され、何世紀にもわたって記録が残された。アヴェロエスも12世紀に太陽黒点の記述を残している。^[179] 17世紀初頭の望遠鏡の発明により、トーマス・ハリオット、ガリレオ・ガリレイなどの天文学者による太陽黒点の詳細な観測が可能になった。ガリレオは、太陽黒点は地球と太陽の間を通過する小さな物体ではなく、太陽の表面にあると仮定した。^[180]

アラビアの天文学的貢献には、アル・バタニによる太陽の遠地点（恒星に対する太陽の軌道上で最もゆっくりと動いているように見える場所）の方向が変化していることの発見が含まれる。 ^{[181] （現代の太陽中心説では、これは}地球の軌道の遠日点の緩やかな動きによって引き起こされる）。イブン・ユーヌスは、大型のアストロラーベを使用して、長年にわたって太陽の位置を1万回以上観測した。^[182]

ペルシャの天文学者で博学者のイブン・シーナーは、1032年の金星の太陽面通過の観測から、金星は太陽よりも地球に近いという結論を下した。 ^[183]​​ 1677年、エドモンド・ハレーは水星の太陽面通過を観測し、惑星の太陽視差の観測（より理想的には金星の太陽面通過を使用）を使用して、地球、金星、太陽の間の距離を三角法で決定できることに気付いた。 ^[184] 1769年の金星の太陽面通過を注意深く観測した結果、天文学者は地球と太陽の平均距離を93,726,900マイル（150,838,800 km）と計算することができ、これは現代の値よりわずか0.8%大きいだけだった。^[185]

1666年、アイザック・ニュートンはプリズムを使って太陽の光を観測し、それが多くの色の光で構成されていることを証明した。^[186] 1800年、ウィリアム・ハーシェルは太陽スペクトルの赤い部分を超えた赤外線を発見した。[ 187 ^] 19世紀には太陽の分光学的研究が進歩した。ヨーゼフ・フォン・フラウンホーファーはスペクトル内に600以上の吸収線を記録したが、そのうち最も強いものは今でもフラウンホーファー線と呼ばれることが多い。20世紀には、特にカルシウムH（396.9 nm）、K（393.37 nm）、水素アルファ（656.46 nm）フィルターを使用するものなど、さまざまな狭帯域波長で太陽を観測するための特殊なシステムがいくつか登場した。[ ^188]

光球の光学スペクトルの初期の研究中に、当時地球上で知られていたどの化学元素にも対応しない吸収線がいくつか発見された。1868年、ノーマン・ロッカーはこれらの吸収線はギリシャの太陽神ヘリオスにちなんでヘリウムと名付けた新しい元素によるものだという仮説を立てた。25年後、ヘリウムは地球上で単離された。^[189]

近代科学時代の初期には、太陽のエネルギー源は大きな謎であった。ケルビン卿は、太陽は徐々に冷却する液体体であり、内部に蓄えられた熱を放射しているのではないかと示唆した。^[190]その後、ケルビンとヘルマン・フォン・ヘルムホルツは、エネルギー出力を説明するために重力収縮メカニズムを提唱したが、その結果得られた年齢の推定値はわずか2000万年であり、当時の地質学的発見によって示唆された少なくとも3億年という期間には遠く及ばなかった。^{[190] [191]} 1890年、太陽スペクトルにヘリウムを発見したジョセフ・ロッカーは、太陽の形成と進化について隕石仮説を提唱した^。[192]

1904年になってようやく文書化された解決策が提示された。アーネスト・ラザフォードは、太陽の出力は内部の熱源によって維持されていると示唆し、その熱源として放射性崩壊を示唆した。^[193]しかし、太陽のエネルギー出力の源に関する重要な手がかりを、質量エネルギー等価関係E = mc ²で示したのはアルバート・アインシュタインであった。^[194] 1920年、サー・アーサー・エディントンは、太陽の中心部の圧力と温度によって核融合反応が起こり、水素（陽子）がヘリウム原子核に融合し、質量の正味の変化からエネルギーが生成されると提案した。^[195]太陽における水素の優位性は、1925年にセシリア・ペインがメグナド・サハが開発した電離理論を用いて確認した。核融合の理論的概念は、1930年代に天体物理学者のスブラマニアン・チャンドラセカールとハンス・ベーテによって開発されました。ハンス・ベーテは、太陽を動かすエネルギーを生み出す2つの主要な核反応の詳細を計算しました。^{[196] [197]} 1957年、マーガレット・バービッジ、ジェフリー・バービッジ、ウィリアム・ファウラー、フレッド・ホイルは、宇宙のほとんどの元素が太陽のような恒星の内部での核反応によって合成されたことを示しました。 ^[198]

惑星間空間から太陽を長期観測するために設計された最初の衛星は、1959年から1968年の間に打ち上げられたNASAのパイオニア6号、7号、8号、9号でした。これらの探査機は地球とほぼ同じ距離で太陽を周回し、太陽風と太陽磁場の詳細な測定を初めて行いました。パイオニア9号は特に長期間運用され、1983年5月までデータを送信しました。^{[199] [200]}

1970年代には、2機のヘリオス宇宙船とスカイラブのアポロ望遠鏡マウントが科学者に太陽風と太陽コロナに関する重要な新データを提供した。ヘリオス1号と2号は米国とドイツの共同研究で、水星の近日点軌道内に宇宙船を運ぶ軌道から太陽風を研究した。^[201] 1973年にNASAによって打ち上げられたスカイラブ宇宙ステーションには、ステーションに常駐する宇宙飛行士によって操作されるアポロ望遠鏡マウントと呼ばれる太陽観測モジュールが含まれていた。^[85]スカイラブは、太陽の遷移領域と太陽コロナからの紫外線放射の初めての時間分解観測を行った。^{[85]発見には、当時「コロナトランジェント」と呼ばれていたコロナ質量放出と、現在では太陽風と密接に関連していることが知られている}コロナホールの初めての観測が含まれていた。^[201]

1980年、NASAはソーラー・マキシマム・ミッション探査機を打ち上げた。この宇宙船は、太陽活動と太陽光が活発な時期に太陽フレアからのガンマ線、 X線、紫外線を観測するために設計された。しかし、打ち上げからわずか数か月後、電子機器の故障により探査機はスタンバイモードに入り、その後3年間この非活動状態のままだった。1984年、スペースシャトル・チャレンジャー・ミッションSTS-41Cは衛星を回収し、電子機器を修理してから軌道に再投入した。その後、ソーラー・マキシマム・ミッションは、1989年6月に地球の大気圏に再突入する前に、太陽コロナの何千枚もの画像を取得した。 ^[202]

1991年に打ち上げられた日本の「ようこう」衛星は、 X線波長で太陽フレアを観測した。ミッションデータにより、科学者は数種類のフレアを特定し、活動のピーク領域から離れたコロナは、これまで考えられていたよりもはるかに動的で活発であることがわかった。「ようこう」は太陽活動周期全体を観測したが、2001年の金環日食により太陽を捉えられなくなったため、スタンバイモードに入った。2005年に大気圏に再突入して破壊された。^[203]

欧州宇宙機関とNASAが共同で建設した太陽・太陽圏観測衛星は、1995年12月2日に打ち上げられた。 ^[85]当初は2年間のミッションを予定していたが、^[204] SOHOは2024年現在も運用を続けている。 ^{[205]地球と太陽の間の}ラグランジュ点（両者の引力が等しい点）に位置するSOHOは、打ち上げ以来、多くの波長で太陽の継続的な観測を行っている。 ^[85]太陽を直接観測する以外に、SOHOは多数の彗星の発見を可能にした。そのほとんどは、太陽を通過する際に消滅する小さな太陽接近彗星である^。[206]

これらの衛星はすべて、黄道面から太陽を観測しており、赤道域のみを詳細に観測している。ユリシーズ探査機は、太陽の極域を調査するために 1990 年に打ち上げられた。最初に木星へ移動し、黄道面をはるかに超える軌道に「スリングショット」した。ユリシーズが予定の軌道に乗ると、太陽の高緯度における太陽風と磁場の強度の観測を開始し、高緯度からの太陽風が約 750 km/s で移動していることを発見した。これは予想よりも遅く、高緯度から銀河宇宙線を散乱させる大きな磁気波が発生していることもわかった。^[207]

光球内の元素の存在量は分光学的研究からよく知られているが、太陽内部の組成についてはあまりよくわかっていない。太陽風サンプルリターンミッションであるジェネシスは、天文学者が太陽の物質の組成を直接測定できるように設計された。^[208]

光球の温度は約6,000 Kであるのに対し、コロナの温度は1,000,000～2,000,000 Kである。^[84]コロナの高温は、光球からの直接的な熱伝導以外の何かによって加熱されていることを示している。 ^[86]

コロナを加熱するのに必要なエネルギーは、光球の下の対流帯の乱流運動によって供給されると考えられており、コロナ加熱を説明するために2つの主なメカニズムが提案されている。^[84] 1つ目は波動加熱で、対流帯の乱流によって音波、重力波、または磁気流体波が生成されます。^[84]これらの波は上方に移動してコロナで消散し、そのエネルギーを熱の形で周囲の物質に蓄積します。^[209]もう1つは磁気加熱で、磁気エネルギーが光球の運動によって継続的に蓄積され、磁気再結合を通じて大規模な太陽フレアや、同様の小規模なイベントであるナノフレアの形で放出されます。^[210]

現在、波が効率的な加熱メカニズムであるかどうかは不明です。アルヴェン波を除くすべての波は、コロナに到達する前に消散または屈折することがわかっています。^[211]さらに、アルヴェン波はコロナ内で消散しにくいです。そのため、現在の研究の焦点はフレア加熱メカニズムに移行しています。^[84]

太陽の発達に関する理論モデルによれば、38億年から25億年前の始生代には、太陽の明るさは現在の75%程度に過ぎなかったとされる。このような弱い星は地球の表面に液体の水を維持できず、したがって生命は発達できなかったはずである。しかし、地質学的記録は、地球はその歴史を通じてほぼ一定の温度を保っており、若い地球は現在よりもいくらか暖かかったことを示している。科学者の間では、若い地球の大気には現在よりもはるかに大量の温室効果ガス（二酸化炭素、メタンなど）が含まれており、それが十分な熱を閉じ込めて、到達する太陽​​エネルギーの量の少なさを補っていたという説がある。 ^[212]

しかし、始生代の堆積物を調査すると、高濃度の温室効果ガスの仮説とは矛盾しているように思われる。代わりに、中程度の気温範囲は、大陸面積​​の減少と生物学的に誘発された雲凝結核の欠如によってもたらされた表面アルベドの低下によって説明できるかもしれない。これにより、太陽エネルギーの吸収が増加し、太陽出力の低下を補うことができたと考えられる。^[213]

太陽の明るさは、肉眼で見ると痛みを引き起こす可能性がありますが、短時間であれば、瞳孔が開いていない正常な目には危険ではありません。^{[214] [215]}太陽を直接見る（サンゲイジング）と、閃光視覚アーティファクトと一時的な部分的な失明を引き起こします。また、約4ミリワットの太陽光が網膜に届き、わずかに加熱され、明るさに適切に反応できない目に損傷を引き起こす可能性があります。^{[216] [217]}太陽を肉眼で直接見ると、約100秒後に網膜に紫外線誘発性の日焼けのような病変が発生する可能性があります。特に、太陽からの紫外線が強く、よく集中している状況ではそうです。^{[218] [219]}

双眼鏡などの集光光学系で太陽を見ると、適切なフィルターが紫外線を遮断し、太陽光を大幅に減光しないと、網膜に永久的な損傷を与える可能性があります。減光フィルターを使用して太陽を見る場合は、その用途に特化して設計されたフィルターを使用するように注意してください。紫外線や赤外線を通す即席のフィルターの中には、高輝度レベルでは実際に目を傷めるものがあります。^[220]フィルターなしの望遠鏡で真昼の太陽を短時間見ると、永久的な損傷を引き起こす可能性があります。^[221]

日の出と日の入りの間、太陽光は地球の大気圏を特に長い距離通過することによるレイリー散乱とミー散乱のために減衰し、 ^[222]太陽は肉眼で快適に、または光学機器で安全に観察できるほど暗い場合があります（ただし、雲の切れ間から明るい太陽光が突然現れる危険がない場合）。この大気減衰には、霞がかった状態、大気中の塵、高湿度が影響します。^[223]

グリーンフラッシュと呼ばれる光学現象は、日没直後や日の出前に見られることがあります。このフラッシュは、地平線のすぐ下にある太陽からの光が（通常は温度逆転によって）観測者の方向に曲げられることによって発生します。短波長の光（紫、青、緑）は長波長の光（黄、オレンジ、赤）よりも大きく曲げられますが、紫と青の光はより多く散乱されるため、緑として認識される光が残ります。^[224]

太陽神は、世界の多くの宗教や神話で重要な役割を果たしている。^[225] 太陽崇拝は、古代エジプト人、南米のインカ人、現在のメキシコのアステカ人などの文明にとって中心的な存在だった。ヒンズー教などの宗教では、太陽は今でもスーリヤとして知られる神とみなされている。多くの古代の記念碑は、太陽現象を念頭に置いて建造された。たとえば、石の巨石は夏至や冬至を正確に示している（エジプトのナブタプラヤ、マルタのムナイドラ、イギリスのストーンヘンジなど） 。アイルランドにある先史時代の人造の山、ニューグレンジは、冬至を検出するように設計された。メキシコのチチェン・イッツァにあるエル・カスティーヨのピラミッドは、春分と秋分の日にピラミッドを登る蛇の形をした影を落とすように設計されている。^[226]

古代シュメール人は、太陽はウトゥ^{[227] [228]}であると信じていました。ウトゥは正義の神であり、天の女王イナンナ[227] の双子の兄弟であり、金星と^同一視されていました。^{[228]後に、ウトゥは}東セムの神シャマシュと同一視されました。^{[227] [228]}ウトゥは、困っている人々を助ける助けの神と見なされていました。^[227]

少なくとも古代エジプト第4王朝の時代から、太陽はラー神として崇拝され、太陽の円盤を乗せ、蛇に囲まれたハヤブサの頭を持つ神として描かれた。新帝国時代には、太陽はフンコロガシと同一視された。太陽は、太陽円盤アテンの形で、アマルナ時代に短期間復活し、ファラオのイクナートンにとって唯一ではないにしても卓越した神となった。^{[229] [230]}エジプト人は、ラー神が太陽の小舟に乗って空を横切って運ばれ、下位の神々を伴っていると描写し、ギリシャ人にとっては、ラー神は火の馬に引かれた戦車に運ばれるヘリオスであった。ローマ帝国後期のヘリオガバルスの治世から、太陽の誕生日は冬至の直後にソル・インウィクトゥス（文字通り「征服されない太陽」）として祝われる祝日となり、クリスマスの前身であった可能性がある。恒星に関しては、地球から見ると太陽は黄道に沿って黄道帯を通って1年に1回回転するように見えるため、ギリシャの天文学者は太陽を7つの惑星（ギリシャ語のプラネテス、「放浪者」）の1つに分類した。7つの惑星にちなんで曜日を命名するようになったのはローマ時代まで遡る。^{[231] [232] [233]}

インド・ヨーロッパ祖語の宗教では、太陽は女神*Seh ₂ ulとして擬人化された。^{[234] [235]}インド・ヨーロッパ語族のこの女神の派生語には、古期ノルウェー語の Sól、サンスクリット語の Surya、ガリア語の Sulis、リトアニア語の Saulė、スラヴ語の Solntseなどがある。^[235]古代ギリシャの宗教では、太陽神は男性神ヘリオスであったが、^[236]後世にアポロと習合された。^[237]

聖書のマラキ書4章2節には「正義の太陽」（「正義の太陽」と訳されることもある）について触れられているが、^{[238] [239]}キリスト教徒の中には、これをメシア（キリスト）への言及と解釈する者もいる。 ^[240]古代ローマ文化では、日曜日は太陽神の日であった。異教では、太陽は生命の源であり、暖かさと光を与えた。ローマ人の間では、太陽は人気の崇拝の中心であり、夜明けに立って最初の太陽の光を浴びながら祈った。冬至の祝い（クリスマスに影響を与えた）は、征服されない太陽（ソル・インウィクトゥス）のローマ崇拝の一部であった。キリスト教徒はそれを安息日として採用した。光のシンボルはキリスト教徒が採用した異教の手段であり、おそらくユダヤ教の伝統に由来しない最も重要な手段である。キリスト教の教会は、会衆が日の出の方を向くように建てられた。^[241]

アステカの太陽神トナティウ^[242]は、人身御供の習慣と密接に関係していた。^[242]太陽の女神アマテラスは神道で最も重要な神であり、^{[243] [244]}日本のすべての天皇の直接の祖先であると信じられている。^[243]

• コーエン、リチャード（2010年）。『太陽を追いかけて：私たちに命を与える星の壮大な物語』サイモン＆シュスター。ISBN 978-1-4000-6875-3。
• ハドソン、ヒュー（2008）。「太陽活動」。Scholarpedia。3（3）：3967。Bibcode ：2008SchpJ...3.3967H。doi ： 10.4249 /scholarpedia.3967。
• Thompson, MJ (2004 年 8 月). 「太陽内部: 日震学と太陽内部」.天文学と地球物理学. 45 (4): 21–25. Bibcode :2004A&G....45d..21T. doi : 10.1046/j.1468-4004.2003.45421.x .

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