然而金无足赤，开普勒也有轻率失误时。1607年5月18****正在观测太阳，突然发现太阳圆面上有个小黑点。可惜的是，开普勒当时没有“跟踪追击”，而漫不经心地认为这是金星凌日。当时人们还不会计算，其实金星的凌日要到1631年才出现。为什么开普勒会这样大意？这完全是因为传统观念的束缚。因为当时人们的头脑中，太阳是天上的火球，是最完美的球，完美的东西是不应当有缺陷的。
在开普勒时代，教廷拥有至高无上的权力。他们竭力宣扬，太阳是上帝创造的，万能的主不会造一个有瑕疵的天体，因此太阳、月亮都是最光滑、最标准、最完美的球体，任何怀疑都是亵渎神灵的异端邪说。
甚至在伽利略已经发现并证实了黑子确实存在于太阳表面后，多数人还是不敢相信眼睛看到的事实。当时有个名叫席奈尔的天主教士，他也用望远镜观测太阳，也发现了那些黑点。席奈尔惶惶不安，但不管他如何调节仪器，也不论他如何揉拭眼睛，都无法使这些黑点消隐。万般无奈，他只能跑去求助于他的主教。听着席奈尔气喘吁吁的叙述，主教早已不耐烦起来，他打断席奈尔的话说道：“去吧，孩子，放心好了，这一定是你那该死的玻璃出了毛病；不然是你太累了，眼睛上有缺陷，才使你错误地把它当成了太阳上的黑斑。”
与此相对照的是，我国很早就有了太阳黑子的记录。在春秋早期的《周易》中就有“日中见斗”及“日中见沫”等记载。现在世界公认最早的黑子记录也在我国：《汉书·五行志》中，就记载了河平元年（公元前28年）三月乙未（应为己未之误，相当于5月10日），日出黄，有黑气，大如钱，居日中央。从汉代到明朝，至少有100多次确切的记录。在公元三四世纪的晋代，我国已开始正式采用了“黑子”这个名词了。
黑子为什么黑？只因为它们的温度相对于光球较低而已。通常，光球的温度为6000℃，而黑子的温度则在3845~5315℃之间。黑子虽“黑”但若将它单独取出，它的光比李白“把酒问月”的那位“明月仙子”还要亮呢！那时，黑子就变成了“亮子”。
太阳黑子现在要进一步追究：黑子的温度为什么会比光球低呢？这还是个没有定论的问题。有些人认为，是太阳黑子区的强磁场阻止了太阳深处的热量传到黑子表面，使它温度降低；另一些人认为，通过非辐射方式将黑子区的能量大量传输出去而使黑子温度变低。
关于太阳黑子还有许多鲜为人知的景象：在黑暗的本影里，会不时出现活动异常的“本影亮点”，它的亮度与光球差不多；有时又会出现直径达2000千米的明亮的移动结，这就是“本影闪耀”。想不到在黑子的“黑”字上竟会有这么多文章！
日全食
日全食是一种很好看可是很不容易看到的自然现象。在同一个地方，平均360年才看得到一次日全食。日偏食就常可以看见。不过偏食没有什么好看，在科学上也不重要。月亮的偏食和全食也常可以看到，也都没有日全食那么好看，那么重要。还有一种日食叫做“环食”，就是月影的角直径比太阳小，不够把太阳全部都遮盖起来，所以旁边还留着一环的光。我国古书里（如《书经》和《诗经》）常有日食的记载。民国三十（1942）年九月廿一日全食带经过我国，从西北到东南，我国科学界组织了两队观测队，一队到甘肃临洮，一队到福建崇安去观测日全食。
公元前585年5月28日，在美索不达米亚附近有两族（Lydians&Medes）正在打仗，刚好碰到日全食。希腊历史家赫罗多塔斯（Herodotus）这样写着：“日食使这些英雄们吓得把打仗的事都忘记了。”大家以为是天公不许他们打仗，因此两族就议和，并且彼此联婚，成为好友。有一次，亚历山大带兵和波斯人打仗，也碰到日全食。波斯军队的纪律差一点，一看见日食就大乱起来，亚历山大到底是一位英雄，便命令停止攻击，不去追波斯兵了。
为什么日全食在科学上很重要？因为有些科学问题得靠日全食的观测来解决。爱因斯坦的相对论说光线经过太阳旁边的时候，会受太阳的引力所影响而屈折。没有日全食的时候，太阳近旁的恒星当然都看不见。日全食的全过程20年来的观测，都证明爱氏的相对论不错。还有上面提过，要研究色球（闪光光谱）和日冕的物理性质，日全食的时候最方便。有人在日食的时候寻找比水星更近太阳的行星，结果都没有找到。计算出来的月亮运动得靠日食时间的测定来校正它。
太阳中微子的发现
众所周知，中微子是很不一般的基本粒子，起先人们对它毫无所知。20世纪30年代，物理学家在研究原子核ρ衰变时，发现有一部分能量“失踪”了。1931年，泡里勇敢地提出可能有一种神秘的粒子把一部分能量带走了，它就是后来被称为的中微子。它不带电，没有静止质量，以光速运动，这一点像光子，但自旋为1/2，这一点又像电子。1956年，美国两位物理学家柯恩（C·L·Cowan）和莱因斯从实验中证实了中微子的存在。已经77岁的莱因斯与另一位发现r轻子的珀尔分享1995年诺贝尔物理学奖。
然而时至今日，人们对于中微子仍有若干问题没有弄清楚，这些问题将涉及到某些重要方面。人们研究太阳时所暴露出来的关于中微子问题尤为明显。
太阳不断地向广袤的宇宙空间释放巨大的能量，地球得到的太阳能仅为其中的22亿分之一。据实验测量，在这一部分能量中，约31％被云层、地面和大气反射掉；约33％转化为长波热辐射，又辐射到太空去；约30％用于蒸发海水和陆地表面的水分，形成水的循环；约5％被植物吸收。煤和石油就是古代贮存下来的太阳能。由此可见，太阳只要赐给地球这么一点能量，就使地球成为生气盎然的世界了。
太阳的能量是如何产生的呢？为了揭开这个奥秘，天文学家和物理学家们相继提出了化学能或引力能的转化假说等，但都不能解释太阳为什么能够长年累月稳定地提供如此巨大的能量。现在这个问题已初步解决，并取得共识。太阳能就是氢核（ρ）聚变为氦核（4He）的时候，释放出的聚变能。氢核的质量是1.007825原子质量单位，氦核的质量是4.002603原子质量单位。4个氢核聚变为1个氦核后，质量亏损了0.0287原子质量单位。根据著名的爱因斯算出1克氢聚变后能产生6.5×10n焦（或1577亿卡）的能量。假设太阳中有1/10质量的氢发生聚变，根据目前太阳的总光度，可知每秒约有400多万吨的太阳物质转化为能量。这样就可估算太阳能稳定放出光和热的时间大约为100亿年。太阳现在的年龄约46亿年，这说明可供燃烧的氢大约已消耗了一半。
按通常的理解，氢气的温度必须达到1000开，氢核热运动的平均动能才能克服它们之间的库仑势垒，使它们接近到核力的作用范围，氢核才能发生聚变。另一方面，设想太阳是一个在自引力作用下的均匀理想气体球，从已知的太阳质量和半径容易估计出太阳中心温度约为1500万开，比能够越过库仑势垒的温度小3个数量级。这样岂不是在太阳内部不可能实现核聚变反应吗？伽莫夫应用量子力学中的隧道效应摆脱了这个困境。原来太阳物质是处于非简并态的气体，作热运动的粒子什么速度都有，只是应遵守麦克斯韦速度分布律，即粒子数随速度增加作指数式的减少。若按经典力学，速度小的核不能穿透势垒。但按量子力学的观点，还是有一定的几率可穿透过去，这叫做隧道效应，其穿透几率随着粒子速度减小作指数式的减小。将这两种因素结合起来可知，速度很大的核虽然容易穿透势垒，但由于数目太少，对核反应率贡献非常小。速度太小的核，由于穿透势垒的几率太小，对核反应率也没有什么贡献。只有适中的速度，并在该速度附近的小范围内的核对核反应率才作出贡献，并且该适中的速度贡献最大，显示出一尖锐的峰，被称为伽莫夫峰。以上就是伽莫夫所奠定的热核反应的理论基础。后来，美国物理学家贝特建立了一个具体的、令人信服的太阳模型，现在人们称它为太阳标准模型。贝特的理论经过29年的考验后，于1967年荣获诺贝尔物理学奖金。现在人们深信，在太阳内部进行着两种类型的聚变反应：一是质子—质子（PP）反应，直接通过质子之间的相互碰撞实现聚变；二是碳、氮、氧（CNO）循环，12C起着催化剂作用。美国天体物理学家巴柯尔等20多位科学家花了20多年的时间研究了两种类型核反应的全过程：
由此可见，在太阳产能过程中，诡秘的中微子是一种副产品。中微子不会被太阳物质吸收，因而它的能量不会转变成太阳的热能。这份能量大约占释放能量的2％，即每聚变一个氦核，要带走0.59MeV能量。在计算太阳能时，应把它扣除掉，于是只有26.14MeV的能量使太阳发光。在反应产物中，还有正电子，它的寿命极短，瞬间就与电子湮灭了，释放出能量至少与两个电子的静止质量相当的两个光子。
研究表明温度只要达到400万开，便可发生PP反应，温度达到1200万开才发生CNO循环。不过，发生聚变反应不等于核“燃烧”起来，因为温度高不到一定的程度，可能会熄火。只有当氢燃烧释放的能量刚好与以各种方式散逸的能量相平衡时，核聚变才能持续下去。满足这个条件的温度被称为点火温度。PP反应的点火温度为1000~3000万开。太阳中心温度有1560万开，太阳表面温度只有约6000开，温度是由中心往外逐渐降低的。因此，只有在中心附近的一个不大的区域里才能进行热核反应。在这样的条件下，太阳能的98％是由PP反应提供的，CNO循环只占2％。
人们怎样检验太阳标准模型呢？这只能靠观测分析从太阳发出的光子和中微子。但是太阳的热核反应“炉”是深深地埋在太阳的核心区域，其周围被大量不透明的物质包围着。一个光子诞生后，要经过几千年才发射出来，所以它不能反映太阳内部的情况。然而中微子则大不相同，因为它和物质的相互作用极其微弱，所有的物质对它来说几乎都是透明的，以至于它可以穿透一光年厚的岩石而没有明显的衰减。因而中微子诞生后可以毫不费力地穿透太阳而跑到太空中来，如入无人之境，而且只需8分多就能到达地球。如果人们观测中微子也像观测光子那样方便的话，那么太阳内部的情况就一览无遗了。
然而正是由于中微子和物质作用极其微弱，所以捕捉探测中微子是极为困难的事。1946年，意大利物理学家庞特科尔沃提出了一种测量中微子的方法。其依据的原理是：氯37通过弱作用吸收一个高能中微子变成氩37，同时发射一个电子，该反应阈能为0.81MeV。37Ar在35天半衰期中捕获K电子又成为Cl，并放出2.8KeV的X射线，因此很容易被发现。在太阳中微子场中的”Cl大约经过几倍半衰期时间，37Cl和37Ar达到平衡。1956年，美国物理学家戴维斯（R.Davis）根据阿尔瓦雷兹的方案率先进行了尝试，直到1968年才取得不容忽视的进展。那一年，他把610吨纯四氯乙烯（C?Cl?）注入一个直径6米、长15米的大筒内，并把它安置在南达科他州霍姆斯塔克的一个1.5千米深的金矿矿洞中。上面厚厚的岩层可将宇宙线中的所有其他粒子都屏蔽掉，只有太阳中微子射进来。从1970~1988年，他们每周只探测到3～4个中微子，折合2.18±0.25SNU，只理论值7.9±2.6SNU的1/4~1/3，而其余的中微子却杳如黄鹤不知去向。如果人们接受令人信服的太阳标准模型的话，那么，太阳中微子的失踪案已困扰着人类达1/4世纪之久。它和另外两个问题：太阳磁场的产生机制和演化、日震的形成和演化，构成了太阳物理中的三大悬案。而后两者已初露端倪，惟有太阳中微子的失踪是最难解之谜。
太阳上正在发生的变化
奇妙的太阳，给我们提供了生存的条件。我们天天看着它，却对它不甚了解。近来，科学家们发现，太阳上正在发生一些奇特的变化。
太阳质量将减少。一些国家的科学家认为，太阳每秒钟消耗掉的自身质量为420万吨，按此速度，在600万年后，它的质量就将减少1/4。
太阳直径在变化。1981年，在一次天文学学术报告会上，美国科学家埃奇指出：在最近100年内，太阳的直径缩小了1000千米。埃奇的说法是他和他的前人经过150年连续观察得出来的。他的说法引起了人们的注意。1988年，法国科学家首次测得太阳直径的变化。他们的研究表明，存在着长达一年或半年的太阳直径伸缩期，其范围从几十千米到几百千米不等。太阳直径的变化可能对地球大气，特别是地球上气候的变化产生影响。
太阻在变小，自转在加快。天文学家通过定期观测的结果，发现1663年所记载的太阳转动比现在的太阳转得慢。他们还计算出从1666年到1683年期间，太阳直径增加了将近2000千米，然后有规律地缩小，渐渐地接近目前的状况。
