我們知道，太陽是由氣體構成了，那麼，它為什麼不向四麵八方的宇宙空間逸散呢？這是因為太陽的質量很大很大，而且它本身有著強大的引力，這樣就會緊緊地拉住要逃散的氣體。其實，太陽在這一點上和地球一樣，地球自身有很大的引力，把其周圍的大氣圈緊緊拉住，而不會散失一樣。
太陽空間是什麼樣子呢？也許有人會答，是一個發光的圓球。其實，人們用肉眼看到的那個發光的圓球，並不是太陽的全貌，而隻不過是太陽的一個圈層。人們把太陽發出強光的球形部分叫做“光球”。通常人們所能看到的隻是這個光球的表麵。在光球的表麵，常常會出現一些黑色的斑點，這是光球表麵上翻騰著的熱氣卷起的漩渦，人們稱它為“黑子”。這些黑子的大小不一，小的直徑也有數百到一千米，大的直徑可達10萬公裏以上，裏麵可以裝上幾十個地球。黑子有的是單個的，但一般情況都是成群結隊出現的。在這裏，我們所說的黑子，其實它並不黑。黑子的溫度高達攝氏4000度到5000度，也是很亮的。那麼，為什麼叫它黑子呢？這是因為光球表麵的光比黑子更亮，所以在光球的襯托下，它才顯得暗。
在太陽光球表麵上，我們還可以看到無數顆像米粒一樣大小的亮點，人們稱它們為“米粒組織”。它們是光球深處的一個個氣團，被加熱後膨脹上升到表麵形成的，它們很像沸騰著的稀粥表麵不斷冒出來的氣泡。這些“米粒”的直徑平均在1200公裏左右，相當我國青海省那麼大。由此可見，光球的表麵並不是很平靜，如果說米粒組織是光球這一片火海上洶湧的波濤，那麼黑子就是太陽上巨大的風暴。
太陽光球外麵的部分是我們用肉眼看不見的。隻有當日全食時，光球被月亮遮住了，變成了一個黑色的太陽，我們才能看到緊貼光球的外麵，包著一層玫瑰色的色環，厚度大約有1萬公裏。人們把包在光球外麵的這個圈層叫做太陽的“色球層”。色球層相當於太陽的大氣部分。如果再仔細觀察，就會發現像火海一般的色球層表麵，往往會突然向外噴出高達幾萬公裏的紅色火焰，其火焰的形狀有時像一股股噴泉；有時則呈圓環狀；還有的呈圓弧形；也有的像浮雲一樣漂浮在色球層的上空。我們把這種現象叫做“日珥”，其實它就是溫度很高的氣團。
在色球層和日珥的外圍，還有一層珍珠色的美麗光芒，我們稱它為“日冕”。日冕逐漸過渡到星際空間，外邊界難以確定，它可向空間延伸百萬公裏。日冕也沒有一定的形狀，它的高度和形狀都隨著光球上黑子出現的多少而變化。日冕也發光，但比太陽本身要暗淡得多，所以通常看不見它，隻有在日全食時，才能看到。日冕也叫做太陽白光，是一種稀薄的氣體，擴散在太陽周圍。這種氣體也和光球一樣，絕大部分是氫氣，摻雜著一些氦氣。同樣，日冕的溫度也很高，大約有100萬攝氏度。
太陽是太陽係的中心，但它並不像哥白尼說的那樣是靜止不動的。太陽除了圍繞銀河係的中心公轉，還不停地自轉。但是，由於太陽是個氣態球，它的自轉不像固態的地球那樣整體旋轉。人們通過觀測太陽黑子的移動，知道太陽赤道附近轉得快，越接近兩極轉得越慢。可見，太陽表麵各處自轉的周期是不一樣的。在赤道上，太陽自轉一周需25天（地球日），在緯度45度處則需要28天，在緯度80度處需要34天。
我們知道，太陽表麵的溫度很高，人類的任何探測器都無法靠近它。我們現在所了解的，隻是通過光譜分析所得。所以說，對於今天的我們來說，還沒有完全揭開太陽的真麵目。
5．太陽係的起源
宇宙中的星係
太陽也有自己的係，那就是太陽係，而太陽是太陽係的中心。那麼，太陽的起源究竟在哪裏呢？我們可能從一些科普書上有個大概的了解。現在，就讓我們一起來係統地了解一下太陽係的起源吧。
1543年，波蘭科學家哥白尼在《天體運行論》中提出了日心學說。隨後，哥白尼的這種無畏的科學精神一直在鼓勵著人們對太陽係的認知和對自然界本原的探索。
圍繞太陽旋轉的星係
1644年，法國科學家笛卡爾（R.Descartes）在《哲學原理》中認為，太陽係是由物質微粒逐漸獲得漩渦流式運動而形成太陽、行星及衛星的。
1745年，法國博物學家布封（G.L.L.de.Buffon）在《一般和特殊的自然史》中第一次提出災變說。他認為，質量巨大的物體，如彗星，曾與地球發生過碰撞，太陽物質也飛散出太空，後來才形成了地球與其他行星、衛星。
1755年，德國天文學家康德在《自然通史與天體理論》提出係統學說，星雲假說。太陽係是一團彌漫星際物質，在萬有引力作用下聚集而成。太陽係的中心就是太陽，由於斥力的增加，使得周邊微粒在斥力的作用下形成團塊，小團塊再形成行星、衛星。
1796年，法國天文學家拉普拉斯（P.S.deLaplace）在《宇宙體係論》也提出了星雲說。他認為，太陽係所有天體是由同一塊星雲形成。原始星雲是氣態，溫度很高，並且在緩慢自轉著。而後，星雲逐漸冷卻、收縮；隨之自轉加快，使星雲越來越扁，當離心力超過向心力時，便分離出旋轉氣體環。再次重複，繼而生成多個氣體環。這樣就在星雲中心形成太陽，而各環則形成行星，熱的行星同理形成衛星。
在科學界，人們將早期的星雲說統稱為康德—拉普拉斯說。這一學說在十九世紀占據太陽係起源的統治地位。由於該學說不能解釋行星排列的質量分布問題和太陽係角動量特殊分布問題而遇到了困難。因此，人們又將目光轉向了災變說。
1900年，美國地質學家張伯倫（T.C.Chamberlain）提出了關於太陽係起源的星子說。隨後，摩爾頓（F.R.Moulton）發展了這一學說。有一顆恒星曾經運動到距離太陽幾百千米處，使太陽正、背麵產生巨大潮汐，而拋射出大量物質，凝集成小團塊質點，稱為星子。星子是行星的胚胎，而後聚合成行星和衛星。後來，金斯（J.H.Jeans1916）提出的“潮汐假說”與上麵提出的星子說略有相同。
關於太陽係起源的假說，真可謂多種多樣。這也說明了人類始終都沒有放棄對太陽係的探索。二十世紀以來，人們的天文學知識越來越豐富。並且認識到，在廣闊的宇宙中，發生恒星相遇情況的可能性極小。五十年代以後，科學家們又提出了許多新的學說，這些學說大部分都是以星雲假說為基礎的學說。下列是六個影響最大的學說：
1．卡米隆（A.G.W.Cameron）學說。卡米隆的這一學說主要是從力學、化學等方麵對地球起源進行了認真地探討，並通過湍流粘滯理論計算了星雲盤的演化。
2．戴文賽學說。五十年代，戴文賽提出了角動量斥力圓盤理論。
3．薩夫隆諾夫（В.С.СаФронов）和林忠四郎(C.Hayashi)的學說。他們的這一學說主要是湍流形成圓盤、環的理論。
4．普倫蒂斯（A.J.R.Prentice）—新拉普拉斯說。他提出了新的冷星雲湍流說。
5．烏爾夫遜（M.M.Wolfson）的浮獲說。他提出了小質量恒星天體相遇災變說。
6．阿爾文（H.Alfvén）的電磁說。這一學說是以太陽早期存在強磁場作用的行星形成理論的。
以上這些理論各具特色。但是，一直都沒有得到公認。那麼，能夠令人信服的太陽係起源說必需闡明下列主要問題：
1．原始星雲的由來和特性。
2．原始星雲或星子的形成過程。
3．行星的形成過程。
4．行星軌道的特性：共麵性、同向性和近圓性。
5．提丟斯—波得（Titius～Bode）定則。
6．太陽係的角動量分布。
7．三類行星：類地、巨行、遠日行星的大小、質量、密度方麵的差別。
8．行星的自轉特性。
9．衛星及環係的形成。
10．小行星的起源。
11．彗星的起源。
12．地-月係統的起源。
自從八十年代後期以來，科學家們對太陽係起源也就有了一個傾向性的認識。我們將這個傾向性的認識合理地細分為若幹個演化階段，加上深入地分析。這樣以來，太陽係的起源問題就能夠很清晰地展現在人們麵前。
6．月球的起源和演化
對於月球究竟是如何起源的這一問題，有科學家提出月球是地球早期與另一個天體發生激烈碰撞產生的。換句話說，月球是在一次“大撞擊”之後，從母體地球中撕掏出來的一塊而形成的。關於月球起源的假說有很多種，歸納起來大致可分為四種，即共振潮汐分裂說、同源說、浮獲說和撞擊成因說。
1．分裂說
這種假說堅持月球是地球的親生女兒觀點，即認為月球是從地球中分裂出來的。堅持這一假說的科學家認為，在地球形成的早期，地球呈熔融態，由於潮汐共振作用，地球自轉不穩定，即使隻考慮地球和月球的角動量，當時地球自轉的周期也僅有4小時，加上太陽的潮汐作用，地球的自轉周期可縮短到2小時。因此這類科學家相信，在曆史的早期，地球的自轉速率比現在要高得多。
假設當初的地球是熔融狀態，那麼地球物質在地赤道麵上將會出現一個膨脹區，使在赤道麵上的一部分熔體分離，或者說在地球高速自轉情況下，這部分熔融物質從赤道區被甩了出去。而月球正是這部分被甩出去的物質在地球附近的行星際空間凝聚，冷凝後形成的。一些持這種假說的人還認為，地球上的太平洋就是分裂出月球後留下的“疤痕”。由於這種假說提出月球是從地球分離出去的，因此這種假說被形象地比喻為“母女說”。不過，由於這種月球形成假說不符合地月係的基本特征，因此這一假說已經被大多數科學家所擯棄。
2．同源說
這一假說堅信月球與地球是平等的姐妹或兄弟的關係，即在太陽星雲凝聚過程中，月球與地球同時形成。
堅信這一假說的科學家認為，在原始的太陽星雲內，星球與太陽的距離取決於其自身的溫度和化學成分。太陽係的各個行星是在星雲中不同的區域、由不同化學成分的星雲物質凝聚、吸積而形成的。月球與地球在太陽星雲中相距較近，形成過程相似，屬於同時形成的“兄弟”。但同源說及其模式與太陽星雲的凝聚過程和地月係的運動特征不完全相符，因此這一假說也是不盡如人意的。
3．俘獲說
俘獲說認為月球是被地球搶過來的“女兒”。主張俘獲說的科學家們認為，地球和月球處在太陽星雲的不同部位，由化學成分不同的星雲物質凝聚而形成。月球原來的運行軌道與地球的軌道麵交角很小（約5度），當月球運行到地球附近時，約在距離為10個地球半徑的範圍內，月球可能被地球俘獲而成為地球的衛星。不過，這一假說隻能解釋部分觀測事實，不能完全令人滿意。於是，仍有許多科學家不斷地另辟蹊徑，以提出新的假說。
4．撞擊說
圍繞地球旋轉的月亮
撞擊成因說是最新提出的一種假說，一經提出立刻引起了科學界人士的極大關注。因為這一假說能解釋更多的觀測事實，是目前最合理的月球起源假說。
撞擊成因說的另一種叫法是“大碰撞分裂說”。這一假說認為，地球早期曾受到一個如火星大小的天體的撞擊，撞擊的碎片（即兩個天體的矽酸鹽幔的一部分）最終形成了月球。撞擊成因說可以合理地解釋地月係統的基本特征，如地球自轉軸的傾斜與自轉加速、月球軌道與地球赤道麵的不一致、月球是太陽唯一的與主行星質量比為1/81的衛星、月球富含難熔元素而匱乏揮發性元素和親鐵元素、月球的密度比地球低以及月球形成初期曾產生過廣泛熔融、存在過岩漿洋等事實。因此這一假說是目前最為合理、最為成熟的月球起源學說。
從大量的觀察和登月活動來看，從目前來看，月球表麵並不存在生命的跡象。那麼月球的表層下到底是一個怎樣的世界呢？是否真的存在一個“生命世界”呢？
瓦西裏和曉巴科曾是前蘇聯著名的天體物理學家，他們曾大膽提出這樣一個假說。他們一致認為，月球可能是外星人的宇航站，月球是空心的，在它的表層下存在一個極為先進的文明世界。這種膽大且離奇的假說一經提出，立即震驚了科學界，並引起了巨大的震動。
在這一假說提出後，科學家很快聯想到在1969年7月“阿波羅”在探月過程中曾發生過的一件事。當時當兩名宇航員回到指令艙後，登月艙突然失控墜毀在月球表麵，設置在裏墜落點72公裏處的地震記錄儀，記錄到了長達15分鍾的震蕩聲，這種聲音猶如一隻大鍾和大鑼鼓所發出的聲響。在“阿波羅12號”探月時，碰撞月球所發出的回聲持續了4小時。如果說月球是實心的話，那麼這種聲音最多也隻能持續一分鍾左右。另外月震的震級很弱，但震動持續時間卻很長。這一切的事實似乎證實了“月球是空心的”這一假說。
然而，又有科學家提出了質疑，他們認為，月震持續時間之所以比地震長，是因為月球上沒有水和表麵鬆散的沉積層。而地球上正是因為有水和鬆散沉積層對地震有一定的吸收作用，才使地震波很快衰減。還有科學家認為，月球並非是空心的，其內部是由月核，月幔，及月殼組成的，和地球的內部結構完全相同。
7．月球上存在最古老的岩石
科學家推測了地球的年齡可能是在45億年左右，但是在地球上所找到的最古老的岩石的年齡約在38億年。在2009年，加拿大的科學家在美國《科學》雜誌上宣布在加拿大魁北克省北部哈得孫灣東岸發現了地球上最古老的岩石，年齡約在42.8億年。根據同位素方法分析，在月球上發現的最古老的岩石年齡約為42億年～43億年。著不僅為人類研究月球曆史提供了很好的信息，還為人們研究太陽及其他的早期的演變進程提供了一條很重要的科學信息。
在月球上，月殼高地是月球上最古老的單元，一般它們都是環繞月海盆地邊緣分布。在月殼高地的主要的岩石類型就是斜長形岩石，它含有豐富的鎂的結晶岩石和豐富的鉀、稀土元素和磷的克裏普岩石。克裏普岩在月球上分布很廣泛，是岩漿分異或殘餘熔漿結晶形成的富含揮發組分元素的岩石，也被稱為“月球上的花崗岩”。據科學研究表明：月球高地區域月震資料、月麵軌道測定的數據和月岩樣品的結晶石推測出月殼平均厚度為60千米，幾乎占據了整個月球體積的10%左右。
許多人認為月球的岩石圈和地球的岩石圈的構造基本上應該是相同的，其實不然，月球岩石圈與地球的岩石圈有很大的差異。月球的岩石圈從月表一直延伸到1000千米的深度，而地球岩石圈僅厚100千米。由於它的體積很小，所以月球上的岩石很厚。
以前科學家們對月球表麵的研究一直致力於月球上的岩石圈有多厚。直到20世紀後半葉，隨著航天技術的發展，人類發射了大量的月球探測器，後來隨著美國阿波羅載人登月計劃和蘇聯月球探測計劃的實施，使人類能夠對月球的地質和構造等一係列問題，進行全麵而係統的研究，並采回大量的月球岩石標本進行詳細的分析。並將研究的結果公布於世，今天的我們已經可以了解到月球的基本構造了。
8．研究月球的脆弱大氣
對人類來說，到現在為止，月球仍是一座充滿了謎團的鬼城。月球上除了業已廢棄的阿波羅月球車或者是布滿塵埃的登月艙底逗留著，它們是過往人類活動的無聲證明，其他的則幾乎沒有任何活動現象。在這些年裏，也許隻有偶然的小行星撞擊才能把這延續了幾十年的深邃寂靜打破。
但是也正是這樣的寂靜給了科學家探索月球的提供了一個重要的機會。現在，月球稀薄的大氣相對處於未被打擾的狀態。不過這不會持續太長時間了。NASA計劃派人返回月球，而人類的活動會揚起塵埃，噴出火箭的尾氣，並將其他氣體釋放到月球大氣中。由於月球的大氣十分稀薄，這些意外地幹擾很快就會掩蓋其自然組分。
由於月球大氣保持著相對自然的狀態，於是給了人們觀察它的時間和機會。所以研究人員正在建造一架名為月球大氣與塵埃環境探測器（Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer，縮寫為LADEE）的設備，它將環繞月球運行，並更好地測量其稀薄的大氣。加州莫菲特場（Moffett Field）NASA艾姆斯研究中心的安東尼·科拉佩雷特（Anthony Colaprete）說：“月球大氣是一個非常脆弱的係統。我們盡量要在幹擾過多之前就了解它的原始狀態。否則，一旦人類開始了頻繁的月球生活和工作，我們就很難研究它了。”
其實所謂的月球大氣，因為其非常稀薄，技術上人們都認為這是外逸層，而非真正的大氣。科拉佩雷特說：“這與我們所認為的大氣完全不同。”舉例來說，海平麵上每立方厘米的大氣包含大約一萬億億個分子。同樣體積的月球外逸層隻有大約100個分子。實際上，月球外逸層過於稀薄，其中的分子幾乎不會彼此相碰撞。月球外逸層中的分子與地球大氣分子不不同，它們是在自由的飛行，並與遵微觀炮彈十分相似。
然而月球的外逸層還有更古怪的地方，就是在月球的夜間，外逸層幾乎落回到了月表。我們可以想象一下，如果地球大氣晚上會落回地表會是什麼樣的情形！）當月夜結束，陽光重新回歸時，太陽風打出了新的粒子，補充著外逸層。
在1968年NASA的探測者7號多次在月夜來臨後拍攝到了“地平線輝光”。研究者現在確信，這樣的輝光是月球表麵之上漂浮的帶電月塵散射太陽光導致的。同樣，強烈的紫外陽光將電子從月球土壤中的粒子剝離，使得這些粒子帶電並浮到空中。而這些帶電塵埃粒子之所以能浮起到月表的幾千米高空外，都是周圍的電場所致。這些飄浮起來的帶電粒子正是形成外逸層中的重要部分。
而對於登月的宇航員來說，他們不得不在這樣奇異的環境下進行生活和工作，因此各界的科學家都希望能夠得到有關外逸層及其怪異行為的更好圖景。浮起的塵埃可以進入儀器設備、宇航服以及計算機中，導致硬件損壞，縮短使用壽命。實際上，月塵給阿波羅計劃的宇航服帶來了巨大的破壞，當返回地球的時候，它們幾乎已經變成破衣爛衫了。如果能夠知道有多少塵埃漂浮在外逸層和它們的行為如何，那麼對工程師們設計下一代的登月設備是極有幫助的。
對科學界來說，研究月球的外逸層化學成分是具有極高的內在科學價值的。但除此之外，如果還能了解到外逸層中化學物質的運動，這將有助於回答一個人們有著強烈興趣的問題：月球是如何保存凍結水的？有跡象表明，月球可能在深深的黑暗極地環形山中保存著水冰。在月球表麵上，強烈的陽光會很快使冰升華，水蒸氣逃逸到宇宙空間。但是環形山本身就很深而黑暗，如果再結合缺乏陽光就會導致難以想象的寒冷，這樣就能為水冰提供一個安全的避難所。
有這樣一個流行的觀點，在遠古時代含冰的彗星在一係列地碰撞中將水帶給了月球。但是還有一個問題：哪怕彗星純粹出於運氣而撞擊在某個黑暗的極地環形山上，撞擊產生的熱量也會將大部分冰升華掉。那麼為什麼可以積累如此大量的水冰呢？假設彗星撞擊月球後，會在暴露的月表留下一些H2O分子。根本上說，這些水分可以跳躍到安全的地方而保存下來。水分子可以逃逸到外逸層中，“跳”過月球表麵，隨後在外逸層喘息的時候重新被月表俘獲。單獨的水分子可以這樣運動，直到降落在某個黑暗的極地環形山內，在那裏積累成冰。
9．金星——太陽係中溫度最高的行星
金星（Venus）是太陽係中八大行星之一，它是離地球最近的行星。中國古代稱之為長庚、啟明、太白或太白金星。公轉周期是224.71地球日。夜空中亮度僅次於月球，排第二，金星要在日出稍前或者日落稍後才能達到亮度最大。它有時會黎明前出現在東方天空，被稱為“啟明”；有時黃昏後出現在西方天空，被稱為“長庚”。