第二章 天文学与太阳
六大基础学科中，我将以天文学开始，然后分别是数学、物理学、化学、地学与生物学。这样排列并没有特殊的意义，只是大体依据各学科诞生或发展的先后次序而已。
在这一章里，我将给大家讲一下了解天文学先要了解的基本问题：什么是天文学？
什么是天文学 什么是天文学呢？按《不列颠百科全书》的定义：天文学是研究宇宙内所有天体和散布其中的一切物质的起源、演化、组成、距离和运动的科学。
这个概念是容易理解的，我们就从它来分析什么是天文学吧！
从中我们首先可以知道天文学的研究对象有两个：一是所有天体，二是散布其中的一切物质。
天体是宇宙间各种星体的总称 什么是天体呢？按照《中国大百科全书·天文分册》的解释，天体就是宇宙间各种星体的通称。太阳系中的天体包括太阳、行星、卫星、彗星、流星及行星际微小天体等。银河系中的天体有恒星、星团、星云及星际物质等。河外星系是和银河系同样庞大的天体。以上都属自然天体。近年来，利用红外线观测、射电观测及高能探测器等发现的红外源、射电源、X射线源和γ射线源等也是自然天体。在天空中运行的人造卫星、宇宙火箭、行星际飞船和空间实验室等，属人造天体。
从这个解释中我们可以知道天体就是各种星体。它包括两大类型：自然天体与人造天体。两种天体的差别不言而喻。后者那些人造卫星、宇宙火箭等不是我们在这里所要讲述的对象，我们要讲的只是自然天体。
从上面《中国大百科全书》对天体的解释可以知道，自然天体是比较复杂的概念，种类繁多，有些概念我们一看就明白，例如太阳、行星等；有些就不是如此了，例如红外源、X射线源等，令我们有些莫名其妙，需要解释才能明白。我准备在本章后面将这些天体由近（太阳）及远（星系）的顺序分成几大部分来讲。
首先我们要讲的是太阳系。包括太阳在内的太阳系是过去至现在天文学研究的主体内容。我们不但要研究太阳系与太阳，还要研究太阳系之内的行星、小行星、卫星、彗星、流星等。
其次我们要讲银河系，太阳系就位于这个星系之内。
最后我们要谈谈作为所有这些天体之总和的宇宙。
以上这些就是天文学研究对象的第一部分，即天体了。那么，它的第二个研究对象，即“散布其中的一切物质”又是什么呢？
这个概念其实也不难理解，可以自然而然地推论出来。我们知道，宇宙中有许多天体，像恒星、行星、卫星、流星等。这些天体的共同特点就是它们都有一定的体积，哪怕只是几块小石头而已的流星也是如此，例如一立方米甚至一立方分米。它们都是我们用眼睛看得见、用手摸得着的实实在在的物质。
但宇宙中是不是全是这类天体呢？当然不是，除了这些外，宇宙中还有另一类型的天体，它们是一些比较特别的物质，我们的眼睛看不见，手也摸不着。具体而言主要是一些气体，例如氢，还有很少的钙、钠等，此外还有大量成分多种多样的微小尘埃。这些小东西充满看上去一无所有的星球空间。它们被称为星际尘埃或者星际介质。这就是散布天体之中的物质了。它们是天文学研究的第二类对象。
以上我们就说完天文学所要研究的两大类对象了。还有另一个问题：我们要研究这些对象的什么属性或特征呢？这就好回答了，就是《不列颠百科全书》定义中的后一部分：它们的起源、演化、组成、距离和运动。
太阳系是由许多天体组成的星系 在天文学里，最重要的单个研究对象无疑是太阳。
在人类最早的天文知识里，或者最早对天文学产生兴趣时，其兴趣最大的对象无疑是太阳，这颗高悬在我们头顶的万物之母。对于人类，它一向不只是一颗星星，而是一种伟大的象征呢！就像在从古希腊、古埃及到印第安文明里所表达的一样：太阳是神，太阳神是万神之长，万物之宗。
讲太阳首先要讲太阳系，因为太阳只是太阳系里的一颗星星而已，虽然是一颗最大的星星。
要了解太阳系，首先我们要了解太阳系是一个怎样的星系。
星系就是由一系列的星星组成的系统。这些星星可以是恒星，也可以是行星、流星、彗星或者小行星，等等，当然还包括散布在天体之间的星际尘埃等体积微小的物质。在一个星系之中，星星并不是杂乱无章地组织在一起的，它们相互间有着特定的关系与运动规律，它们互相影响、相互制约，共同组成一个有规律的系统。
太阳系是由许多天体组成的星系，包括恒星、行星、小行星、卫星、彗星、流星等及杂布于它们之间的星际尘埃。关于这些天体更为具体的情形等后面我们讲太阳系具体的家庭成员时还要讲。
除了以上这些物质之外，太阳系、银河系乃至整个宇宙之中还有另一种东西，就是能量，它们组织在一起才构成了太阳系和整个宇宙。
以上就是太阳系的大致构成，如果您善于形象思维的话，可以在大脑里画出这样一幅图景：在一张A4复印纸中间画着一个红红的大球，周围由近而远是八个小球，每个小球身上都引出一条线，它们环绕太阳一周，形成一个椭圆，在其中两个小球之间有许多麻麻点点，它们像一条带子一样绕着太阳。这八个小球的外围也有椭圆围绕它。更外围地，有小球仿佛在朝着太阳飞来，后面拖着一条长尾巴。
太阳系的形成与演化：星云假说 关于太阳系的形成有许多说法，例如我们在《西方哲学通史》中叙述过其思想的笛卡尔和康德都提出过自己关于太阳系起源的假说，其中康德的假说更是有名，直到现在都带着权威的气味呢！不过，到底是哪个说法对，太阳系到底是怎么起源的，到现在为止并没有统一的说法，所有说法归根到底都只是假说。但我觉得在这里有必要把一个比较权威的说法传达给大家，因为说太阳系不谈谈它的起源——即便只是可能的起源，就像认识一个人不知道他打哪儿来的一样，很难叫“认识”呢！
这个权威的假说就是星云假说。它认为，在很久很久以前，太阳尚未形成之时，在茫茫宇宙里有一团巨大的云雾状气体，主要成分是尘埃和气体之类，它的范围非常之广大，远远超过今天太阳系的范围，它总的质量也同样巨大。这团气体最主要的成分是氢和氮，占了总质量的99%以上，此外还有极少量的重元素，例如金属元素。
这团巨大的东西可以称为星云。它的主要特点是在不停地运动，从整体到组成它的每一个分子都在动。就总体而言，它有如一个旋涡，在绕着自己的核心旋转。而且，由于它有巨大的质量，就必然会产生引力，这种引力是一种向心力，它有如一只无形而无比强健的手，将星云中所有物质都往核心拖去。这样的引力作用有两个结果：一是星云的密度不断增大，二是使它以自己的核心为轴的旋转越来越快。这样的结果之一是，一些位于最外层的星云物质会被甩出去，它们中的一些变成了我们现在看到的彗星。
形成彗星之后，星云还在继续收缩，并且自转的速度还在加快。收缩到这个时候，星云早已经不是当初那一团稀薄的云雾了，密度有了很大的提高，而且成了一个大致呈扁平状的球形，越往中心密度越大，隆起得也越高，这个球形可以称为“原太阳”。在原太阳的外围，那些原来的小尘埃也不再那么微小，而是集结成了大得多的粒子，这些大得多的粒子自己也有了不小的引力——根据牛顿的引力定律，物体的引力与其质量成正比。它们开始从周围捕获其他的微小粒子，像水、氨、二氧化碳等。而中心的“原太阳”，它这时仍在不停地收缩，除密度增大外，收缩的另一个主要结果是中心开始发热，就像空气受到压缩而释放热量一样。这时，太阳就开始具备它最基本的特性——发热了。
当这种引力增大到一定程度时，组成它的最内核的物质的原子由于受到极其巨大的压力，终于引发了核聚变反应。所谓核聚变反应，简言之就是当原子的温度达到一定程度时，两个或多个较轻的原子就会迎头相撞，融合在一起，形成较重的原子核，这又叫热核反应，以后我们讲物理时还会说到它。由于太阳的质量巨大，就为以后太阳的“燃烧”提供了几乎是无穷无尽的燃料。
在太阳外围，那些已经有了一定体积的大粒子也还在不断地吸收新的微小粒子，体积也变得越来越大了，随着体积不断增大，其引力也在增大，反过来又进一步增大了它的引力。这样日积月累，它就成了原太阳周围绕着它公转的“原行星”。
您也许会问：为什么它们没有形成像太阳一样的恒星呢？这是因为这些行星质量虽然比较大，然而远远没有太阳大，也就是说，它内核的压力也就没有达到能够引发核聚变的反应，这样自然变不成太阳。
形成了太阳、彗星、行星等后，太阳系就基本形成了。
据天文学家们说，这个日子距今大约46亿年，而它在此前的形成过程花了大约1亿年。
太阳形成之后，不是没有变化，只是其变化非常之小，也就是说，它形成之后直到现在的变化都很小，不像地球那样形成后又经历了很剧烈的演化过程。
恒星的特点与归宿 形成之后的太阳系就是以太阳为中心的星系了，现在我们来讲讲作为星系中心的太阳。
总体说来，太阳是一颗恒星。
为了了解太阳，我们先要了解恒星。
恒星这个“恒”字来源于古人。古人看到天上的星星相互之间位置从来不变，就因此认为它们是静止不动的。静止不动可以用一个单字“恒”来表示，于是就用“恒星”来称呼这些静止不动的星星了。事实上并非如此，恒星不是静止不动的，相反，它们不但运动，而且运动得很快。只是由于它们离我们实在太遥远，因此虽然运动得快我们也看不出来，这就像我们坐在飞机上往下看时好像觉得地下的人和汽车都一动不动一样。
恒星的英文名是“star”，它的名词解释按《不列颠百科全书》的说法是“由内部能源产生辐射而发光的大质量球状天体”。从这个解释可以引出恒星的三个基本性质：发光、大质量、球状。我们现在就从这三个性质介绍一下恒星吧！
第一是发光。这是恒星最明显的特性，也是唯一我们用肉眼就能知道的特性。恒星的发光有如下一些特点。首先，恒星的发光如它的定义所指明的，是“内部能源产生辐射”，也就是说，它是自己发光的，不依赖于别的东西。其原因我们上面讲太阳系的起源时就说过了，这是一种热核反应。至于为什么核聚变会产生巨大的热量，我们在后面讲物理学时还要比较详细地讲。
第二是大质量。这也是恒星一个主要且必要的特征。在前面讲太阳系的起源时我们就说过，太阳之所以会发热，就在于其巨大质量产生巨大的引力，对其内核的物质产生巨大的压力，当这种压力增大到一定程度时就引发了核聚变，这就是恒星发热的原因。由此可见，恒星必然是质量巨大的，否则就不能成为自己发光发热的恒星。
第三是球状。这也是包括太阳在内的所有恒星的共同特性。至于恒星为什么是球状，这个问题我就不是很清楚了。我想也许是因为恒星形成之初，那巨大的气体状星云产生了引力，而这种引力以星云的中心为基点，在周围所有角度上都是一样大的，因此所能吸引到的东西也就差不多，加之它在不断地自转，使这团气态或液态的物质自然而然地变成球状。
除了这几个属性，我们再来了解一下恒星的形成。不过这不用多说，因为它与前面太阳的形成经过差不多。太阳就是一颗比较典型的恒星，而所有恒星形成的过程大体都差不多。
现在我们来看恒星形成之后的情形。
恒星形成之后，其生命史的绝大部分都是稳定的，也就是像现在太阳这个样子，这被称为恒星的主星序阶段。
在这个时期，恒星内部的发热靠的是氢的核聚变。恒星形成时，这种氢几乎占了其体积的全部。然而，纵使组成恒星的氢的数量极为巨大，它总有个限量，总有一天会烧光的，这时候恒星怎么办呢？这时候，原来由氢核聚变形成的氦就会达到一定的温度，也就是能够使氦也发生核聚变的温度。当它达到之后，就会再次发生核聚变，由氦核聚变成更重的元素。这时恒星就会发出更强的光与热，恒星内核的密度、温度和能量的产生会更多更大，整个恒星的体积也会增大。只是恒星的表面温度将降低，于是恒星表面的颜色就会变红，因此这个阶段的恒星被称为“红巨星”。
虽然氦的核聚变能在一时之间产生更大的热量，然而它所能产生的总能量较之氢的核聚变要少得多，因此氦的消耗速度会非常快。这也就是说，当一颗恒星到了红巨星阶段时就意味着行将就木了。
那么，当氦燃烧尽之后，恒星又会怎样呢？那时，氦核聚变所产生的新元素是碳和氧，当温度够高时，它们也会产生新的核聚变，变成更重的元素，例如氖和硅，而新的核聚变也会产生巨大的能量，只是其延续的时间会更短。这时候恒星的总质量会越来越小，有的质量消散逃入了太空，有的则变成能量消耗掉了。这样不断核聚变的过程可能一直到产生元素铁，只是到铁之后就不会有新的能量产生了，因为铁即使有核聚变也不会产生能量，只能消耗能量。
除了核聚变之外，这时恒星另一个显著的变化是它们的体积将不断缩小，而密度将不断增大。这时恒星就会变成一颗“白矮星”。
什么是白矮星呢？它们就是红巨星再老化后的形态。这时，由于一次次的核聚变，它可以产生的能量也越来越少了，亮度也越来越小了，体积更是越来越小，同时密度却不断增大。这主要是因为核聚变的“燃料”越来越少，然而恒星还保持着强大的引力，将恒星上的物质紧紧地往核心拖的结果。因此，白矮星主要的特点是虽然体积很小，却有着惊人高的密度。有多高呢？这样说吧，如果将白矮星上的物质放到地球上，它的密度将达到每立方厘米1015克，也就是说每立方厘米约10亿吨。
然而即使到了这时，白矮星的引力还不会停止，这就使得它进一步塌缩，体积变得越来越小，密度变得越来越大，以后它又可能成为一颗中子星，它的密度就更是大得不可思议了！
然而以后呢？可以想象，恒星还会进一步地塌缩下去，这几乎是个无限的过程，与这个过程相伴的自然是恒星的体积越来越小而密度越来越大；我们又可以想象，到了一定的程度之后，这颗恒星的体积将“消失”，而它的密度将变得无限大，按天文学的说法，它将成为一个点，即“史瓦西奇点”，用另一个我们更熟悉的名字来说，就是黑洞。除了体积无限小而密度无限大之外，黑洞的另一个特点是引力也无限大，因此即使光线经过它时也会被它照单全收。因此，它看起来就是一个完全不能发出任何光线的黑洞，这也是“黑洞”名字的起源。
黑洞可以说就是恒星的最终结局了，不过，并非所有的恒星都能达到或直接达到黑洞的境界，主要是一些质量相对较小的恒星能够如此。至于那些质量较大的恒星则有可能成为“超新星”。什么是超新星呢？就是一颗恒星——常常是质量比较大的恒星，当它们的核聚变进行到前面提到过的一定层次时，不是继续核聚变下去，而是会突然来个大爆发，将星内的物质向太空抛撒，这时，它的亮度会突然增强上千万倍甚至上亿倍，这也是整个恒星世界中最剧烈的大爆发。这样的结果是，我们地球人突然有一天在天上看到一颗过去从来没有过的新的星星，它的亮度之大甚至白天也能看到，这就是超新星了。
超新星之后恒星的命运有两种：或者通过爆发甩掉一部分质量之后其核心部分再变成白矮星，就像质量较小的恒星一样，或者干脆整个儿爆发掉了，成为茫茫宇宙中一片明亮的恒星遗迹，最后消失。
对于我们人类而言，恒星也许是最为熟悉的天体。在晴朗的夜晚，我们仰望天穹时看到的星星绝大部分是恒星。为了能更方便地看，很早以前古人们就给这些星星定出了一些略带人为的特性，例如方位和亮度。所谓方位就是恒星在天空的位置，这也就是我们常听说过的星座。还在很早很早以前，我们的老祖宗就曾把天上的星星分成三垣二十八宿。现代通行的星座划分是欧洲人做的。他们将星星划分为88个星座，使每颗星星都有了自己的名称与位置。有些天文学高手能够识别这些星座，我在上初中时曾经花过足足一个星期按照星座图来认星星，结果大概只认出了几个最好辨认的，例如猎户座和海豚座，其余的就不知道了，那确实挺难的，就是按图索骥也不好办，不信您可以试试。
我们人类不但给天上的星星标记了位置，还按他们亮度的大小规定了等级。例如1等星、2等星、3等星等，等级数越大亮度越小，我们人的肉眼所能看见的星星的最低等是6等，而用光学望远镜能看到的最暗的星星是23等。
让我们来了解太阳这万物之母 前面我们已经说过了太阳系和恒星的诞生与演化等，这些其实也是说太阳的诞生与演化，因为太阳既是太阳系的主体，又是一颗典型的恒星。
就寿命而言，现在的太阳正当壮年，我们大可不必担心它会老死，它保持这样的状态至少还会有50亿年。至于以后，它也会像别的普通恒星一样变成一颗红巨星，那时整个地球将会被它包裹，在它炽热的怀抱里化为灰烬。
那时人类将怎么办呢？这就难说了，50亿年对于人类而言太漫长，最终人类的去向如何不得而知。现在我们还是来谈谈太阳另外的一些基本情况吧。
太阳的基本情况 太阳是一颗直径约140万千米的恒星，它的质量按抽象的数字来说是2×1030千克，约相当于地球质量的33万倍，也就是说33万个地球才有一个太阳重，八大行星加起来的质量不及它的1/700。
太阳系的平均密度约是水的1.4倍，看起来不少，但只及地球平均密度的1/4。
就太阳与地球的空间距离而言，从太阳中心到地球中心的平均距离约1亿5000万千米。不过，由于地球在绕太阳公转，其轨道是椭圆形的，因此二者间的距离一年到头会不断改变，1月份最小，约为1.47亿千米；7月最大，约为1.52亿千米。
太阳以所谓的太阳常数，即每平方厘米每分钟约2卡，向地球传送能量，这能量是我们地球上一切生命的起源，就像我们所知道的一样，植物接受太阳光运用光合作用将之转变为养分，而动物则依赖这些植物为生。不过，太阳对于地球的作用远不止于此，可以这样说：如果没有太阳，地球根本就不能存在，不用说地球上的生命了。因此所谓“万物生长靠太阳”是对的。
虽然太阳是一颗“恒定的星”，但像所有恒星一样，它实际上运动不已，既有自转，也有公转。它的自转像地球的自转一样，是绕着自己的中轴在转，每自转一圈所需的时间与地球上一个月差不多，不过从它的赤道到两极有差别，赤道只需约27天，到两极就需要30天以上了，也就是说，太阳在赤道比在两极自转得要快些。这情形在地球上当然看不到，因为地球是固体的，只有像太阳这样的气体星球才能如此。太阳的公转则是指它带着整个的太阳系都在绕着银河系的中心转动，速度约每秒220千米。
太阳的结构：从光球、色球、日冕直到它的核心 太阳的实际结构与我们看到的太阳是颇为不同的，我们看到的部分是太阳的光球，它并不是太阳最外层的部分，也不是次外层的部分，在它之外还有两层，即色球和日冕。在它之下还有复杂的活动，我们一一来介绍。
光球就是我们看到的太阳 光球就是我们看到的太阳，它是太阳大气最低的一层，厚度约500千米。我们地球从太阳接受的能量基本上也是由这一层发出的。这一层的平均温度在6000℃左右，从下往上逐渐降低，到与上面的色球交界时降到最低，只有4000℃左右。当我们用肉眼看光球时，看到它好像是整个的一团白热。但如果透过科学仪器看，会看到它上面布满了许多小米粒样的东西，它是由太阳大气的对流引起的，这些米粒实际上的大小往往达到1000千米或者更大。此外，在光球上还表现有其他活动，例如黑子和耀斑，其中我们听说最多的是黑子。
所谓黑子并不是黑的，它实际上是在光球上出现的一些温度相对低的区域，它的亮度也低些，因此与明亮的周围比起来就显得黑了。这是太阳上常见的现象，它们有时单个地出现，有时一对对出现，有时上百个一起出现。不过，这看起来好像杂乱无章地出现的黑子实际上是有规律的，它们的数目变化总体来说是慢慢地从极小值到极大值之间循环往复，周期约11年。
美丽且有趣的色球 从光球往上是色球。
色球也是太阳大气的一层，位于光球与日冕之间。对于我们，色球最大的特色是只在日食等特殊条件之下才用肉眼看得见。这时，我们在太阳漆黑一团的盘面周围会看到玫瑰红的一圈，上面有一些毛刺样的针状小火焰，十分美丽，这就是色球了，也许因为它带着美丽的玫瑰色，我们才称之为色球吧！
色球是颇有特色的一层，首先是它的厚度变化非常大，厚的地方达16000千米，薄的地方只及其1/10。其次，色球的温度也很有意思。按常规来说，色球下层由于更接近太阳，因此它的温度应当更高，反之，上层由于距太阳更远，温度理当更低，这就是所谓近者热而远者凉。但这个道理到了色球就行不通了。在色球上，下层的温度反而远低于上层。更令人惊奇的是，这反常的高低不是一点儿，而是很多。例如，色球底部温度只有约6000℃，到了顶部却高达20000℃以上，很有趣吧！
像在光球上一样，色球上也有许多现象发生，例如耀斑。它是与黑子相对的一种现象。黑子是光明中的一小片相对的黑暗，耀斑却是光明中的一小片相对更亮的光明。具体的情形是，有时，在色球某一个区域会突然增亮，而且常与黑子相伴而形成，分布在黑子周围，这就是耀斑了。
虽然大家未必听说过耀斑，但却一定感受过它。当耀斑爆发时，它会发出许多射线与粒子，例如X射线、宇宙线等，还有高能粒子，它们有一部分会向地球袭来，到达地球时，它们将与地球的磁场和电离层相互作用，这时就会引起两个后果：一是导致地球上的短波无线电中断，二是产生美丽的极光。这些极光我们曾在《西方地理通史》中游俄罗斯的圣彼得堡时欣赏过它们。
色球第二个值得注意的现象是日珥。
日珥实际上位于色球与日冕之间，它从色球上一直延伸入日冕，有时延伸达几十万千米。对于日珥我们同样是陌生的，也只有在日全食时才看得到。这时候，你会在太阳那浑圆漆黑的球体周围看到一朵朵赤红的小火焰腾空而起，比色球要高得多，就像太阳的一个个小耳朵一样，这就是日珥了。
人类现在还不大明了日珥的成因，不过猜想它可能与磁场有关。日珥有两类：活动日珥和宁静日珥，两者都行如其名，前者爆发激烈但不持久，长则几小时，短则几分钟，且其活动与太阳黑子相连，又与黑子一样同太阳的活动周期紧密相关；后者爆发时则要平缓得多，消退也慢，往往持续达数月之久。
日冕包裹着地球 在色球之上是日冕。
当我们看日全食时，会在太阳最外看到黑太阳外面有白色的一圈，其亮度与颜色都大致像个满月，这就是日冕了。日冕是太阳大气的最外层，在几层之中它也是最厚的，其外冕可以延伸达到木星的轨道之外，也就是说，我们整个的地球实际上都被拥在日冕怀内。这范围之广大可以看作日冕的第一个特色。日冕的第二个特色是高温，而且是像色球上一样反常高温，即在一定的距离上，隔太阳愈远，温度就愈高。例如在色球与日冕的交界处，温度突然升到高达几万度，再往上温度继续升高，一直要升到百万度以上。当然，日冕的温度不会一直这样高下去，否则地球都会被它熔掉了，我们不是说过，连地球都被日冕包裹在里头吗！到了一定的距离后，还在隔地球或者最近的行星水星很远时，日冕的温度就大大下降了，到了地球之后对于地球上的生命已经构不成危害。
但不管怎样，日冕到达了地球总是一个事实，这个事实造成了什么结果呢？——太阳风。
太阳风的形成与日冕有关。我们说过，日冕一直可以扩展到地球乃至更远，不过，这时日冕内粒子的密度已经极低了，我们甚至感觉不出来。但这些组成日冕的粒子也不是完全无所作为，它们在不停地运动，就像一阵风一样，于是被称为太阳风。有些太阳风由于运动速度极快，可以一直摆脱太阳的引力，往整个银河系扩散。对于我们的视线，太阳风最显著的后果是使得彗星的尾巴向远离太阳的方向偏离。所以，如果您有幸什么时候看到彗星，发现它那长长的狗尾巴向某一边偏，那一边就是与太阳相反的方向。
走向太阳之心 以上光球、色球、日冕就是太阳的三层大气了，现在我们离开太阳的大气，来看看太阳本身。
我们知道，太阳是一个气态的球状体，因此它的大气下面还是气态物质。在光球下面是一个对流层，这里充满了对流的气体，再下面是一个辐射区，再下就是太阳的核心了。这些部分的主要组成部分当然是氢，它占了整个太阳质量的绝大部分，其次多的是氦，此外还有一些别的元素，像碳、氮、氧等。越往太阳的中心去，氢的比例就越小，而氦的比例就越大。这样的原因很简单，就是由于太阳之内的核聚变将氢转变为氦的缘故。据说平均每一秒钟这核聚变要将65500万吨的氢转变成65000万吨的氦，其余的500万吨不用说被转变成了能量。我们都听说过爱因斯坦那个著名的公式E=MC2，这里E是能量，C是光速，约每秒30万千米，M是质量。这公式告诉我们，哪怕一点点物质，如果它变成了能量将会何等的巨大！太阳每秒钟大约要将500万吨这样的质量化为能量，可以想象这能量何等巨大！
随着往太阳的中心去，变化最大的一是温度，二是压力，三是密度。例如在太阳表面附近大气压只相当于地球海平面大气压的1/10，密度则不到地球海平面大气的1/3000，然而到了中心之后，其压强约为地球表面大气压的10亿倍，这里仍然是气体，只是其密度达到水的约100倍，也就是说比铅还大9倍。至于温度，太阳表面约是6000℃，到中心时则高达约1600万摄氏度。正是这样的高温才使得太阳中心的核聚变成为可能，这个中心也是太阳之所以能源源不绝地发光发热的发动机。