اكتشف فيزيائيو الشمس قبل أكثر من نصف قرن أنّ لتاج الشمس درجة حرارة عالية على غير المتوقع (تصل إلى 20 مليون كلفن) وذلك عندما درس كل من بنجت ادلن (Bengt Edl´en) و والتر جرورتن (Walter Grotrian) خطي Fe IX و Ca XIV في الطيف الشمسيّ.

يتم قياس الحقل المغناطيسي الشمسي بواسطة المركبات الفضائية والتي تكون على مسافات أكبر من   حيث ( نصف قطر الشمس) مثل (مسابر هيليوس الفضائية) و أنّ جزءاً صغيراً من الحقل المغناطيسي الشمسيّ المتدفق من الشمس يمكنه الوصول إلى هذه المسافة.

يأخذ الحقل المغناطيسي في طبقة الكرة المضيئة  شكل خيوط, وتتجمّع معظم الطاقة المغناطيسية في أنابيب تدفّق مغناطيسية, وتكون هذه التجمعات على شكل حزم متوازيّة تقريباً, وهي لا تغطي أكثر من كامل مساحة الكرة المضيئة, وتتدرّج ملاحظة أنابيب التدفق المغناطيسي على سطح الشمس من الصغير واللامع جداً (عناصر مغناطيسية) وحتى الكبير جداً والمظلم (البقع الشمسية).  وتكون شدة الحقل المغناطيسي في هذه الأنابيب كحدّ وسطي.

يسير الحقل المغناطيسي بشكل منتظم بدءاً من قاعدة منطقة الحمل حيث يتولّد بالمولد الشمسي ليصل إلى طبقة الكرة المضيئة, ويظهر هنا على شكل بقع شمسية (Sunspots), ومن ثم يمتد إلى خارج الغلاف الشمسي ليصل إلى الهيليوسفير. وخلال مساره ينقل الحقل المغناطيسي الطاقة من داخل الشمس إلى تاج الشمس فيقوم بتسخين الطبقات عبر مساره كما يعمل على تسريع الرياح الشمسية .

تجدر الإشارة إلى أن الحقول المغناطيسية بالقرب من طبقة الكرة المضيئة تكون ملتوية ومعقدة ولكن بالابتعاد عن هذه الطبقة تأخذ اتجاهات محددة, وأن الحقل المغناطيسي الشمسي يكون أقوى عند أقطاب الشمس منه عند خط استواءها.

تُسمّى أكبر الانفجارات بالانبعاثات التاجية وهذه الانبعاثات يمكن أن تستمر عدة أيام, وتُقذف خلالها كمية هائلة من الطاقة, يحدث ما يشبه انفجار بركان شمسي ولكن بدل الحمم ينبعث غاز ساخن وسيل من الجزيئات المشحونة. كمية هذه المقذوفات يمكن أن تصل إلى عشرات ملايين الأطنان وتندفع بسرعة تفوق مليون كم في الساعة باتجاه المنظومة الشمسية . تصل هذه الكمية الهائلة من الجسيمات المشحونة إلى الأرض خلال يومين أو ثلاثة على أبعد تقدير, وعندها سيضطرب عمل أجهزة المحطات الفضائية وأجهزة الاتصالات. يجذب الحقل المغناطيسي الأرضي هذه الجزيئات المشحونة إلى القطبين حيث يظهر ما يسمى الإشعاع القطبي.

تجري في الشمس ظواهر نشطة عديدة, منها العواصف المغناطيسية ومقذوفات الطاقة, وكلّ ذلك يبلغ الأرض وتصل جزيئات الطاقة إلى النظم الإلكترونية للأقمار الصناعية, ويطال تأثيرها أيضاً النظم الأرضية الكهربائية والإلكترونية, ويتجلّى ذلك في ظهور ما يسمى التيارات الجيومغناطيسية التي تسبب الأعطال في جميع هذه النظم.

وإنّ أضخم اندفاع إشعاعي ما زال يعيش في ذاكرة البشرية والذي حدث عام 1859. حيث حذر  العالم الإنكليزي كارينغتون (Carrington R.) الجميع قبل يوم واحد من وقوع هذا الحدث الفلكي فقد رأى على سطح الشمس بقعاً كبيرة حتى إنه رسمها ولاحظ توهجاً أبيض حول هذه البقع خلال خمس دقائق وحاول بعد ذلك لفت انتباه زملائه الفلكيين ولكن أحد لم يأخذ قلقه على محمل الجد, بعد 17 ساعة وصل الإشعاع الذي ولّده الانفجار الكبير إلى الأرض و غدا النصف الغربي من

الأرض مضاءً في الليل كما لو كان نهاراً وانهمر من أجهزة التلغراف الشرر ولكن لحسن الحظ لم تكن الحضارة الإنسانية قد حققت بنية تحتية كبيرة كما هو الآن ولهذا لم يصب العالم بخسائر كبيرة.

ويمكن أن يتكرر هذا الانفجار الشمسي الهائل ولكن هذه الأحداث الكبيرة في الشمس لا تحدث إلا نادراً ويعتبر هذا الوميض هو الأقوى طيلة سنوات مراقبة الشمس.

الشمس هي مصدر والطاقة والدفء لاستمرار الحياة ، وهي نجم له قوانينه الخاصة التي تميّزه عن النجوم الأخرى، ولا يقتصر تأثيرها على النظم الفضائية فقط بل يتعدّى ذلك إلى النظم الأرضية الكهربائية والإلكترونية ويتجلّى ذلك في ما يُسمّى التيارات الجيومغناطيسية التي تُسبب الأعطال في معظم هذه النظم ونستذكر هنا الكارثة الشهيرة التي وقعت عام 1989 في مقاطعة "كيبك" الكندية عندما انقطعت الكهرباء عن هذه المقاطعة لمدة عشر ساعات وذلك بسبب العاصفة المغناطيسية الناتجة عن انفجارات في الشمس، مما دفع العلماء إلى مراقبة الشمس مراقبة دقيقة للتنبؤ بالعواصف الشمسية للعمل على التقليل من أخطارها.

تتراوح المسافة بين الأرض والشمس بين 147100000 و 152100000 كم. ويرجع هذا الاختلاف إلى أن الأرض تدور حول الشمس في مدار بيضوي الشكل، ويبلغ متوسط المسافة بينهما 150 مليون كم تقريباً. وإذا افترضنا أن مدار الأرض كان مشابهاً لمدار الزهرة، لأصبحت الأرض على مسافة قريبة من الشمس، ولتسبب ذلك في ارتفاع الحرارة على سطحها إلى درجة لا تسمح للحياة التي نعرفها بالبقاء. أما إذا كان مدارها مشابهاً لمدار المريخ، فإن الأرض تبتعد عن الشمس، وقد يتسبب هذا في انخفاض درجة حرارتها، بحيث لا تسمح إلا لبعض أنواع الحياة البدائية أو القادرة على التكيّف. ولما كانت سرعة الضوء هي 299279 كم في الثانية، فإنه يقطع المسافة من الشمس إلى الأرض في مدة 8 دقائق و20 ثانية. فعندما تفلت مركبة فضائية من قوة جذب الأرض، فإنها تنطلق بسرعة 40200 كم في الساعة. وإذا أمكنها الاحتفاظ بهذه السرعة طوال رحلتها إلى الشمس دون أن تحترق، فإن رحلتها تستغرق 154 يوماً، أو ما يزيد قليلاً على خمسة أشهر.

لا تبتعد الشمس عن الأرض كما تبتعد النجوم الأخرى، ولذا فهي تبدو لنا أكبر حجماً من النجوم. و بمقارنتها بالكواكب في المجموعة الشمسية نجدها كبيرة أيضًا. وعلى سبيل المثال، يبلغ  قطر الشمس 1392000 كم، أي ما يعادل 109 مرات قدر قطر الأرض، وتعادل في نفس الوقت 10 مرات قدر قطر المشتري، أكبر الكواكب في المجموعة، كما تعادل 400 مرة قدر قطر القمر. و بمقارنتها بالنجوم الأخرى، تُعد الشمس متوسطة الحجم بينها. وفي الواقع فإن الشمس واحدة من نجوم عديدة يطلق العلماء عليها اسم الأقزام الصفراء. وهناك نجوم لا يزيد قطرها على 1/10 من قطر الشمس، كما أن هناك نجوماً تبلغ  أقطارها 1000 مرة قدر قطر الشمس. ويطلق على هذا النوع الأخير من النجوم اسم فوق العملاقة، ومثال

ذلك النجم المسمى منكب الجوزاء الذي يبلغ قطره 460 مرة قدر قطر الشمس فإذا قُدِّر للشمس أن يزداد حجمها لتصبح في حجم هذا النجم، فإنها ستبتلع كلاً من عطارد والزهرة والأرض والمريخ.

تظهر الشمس من الأرض على شكل دائرة وغالباً ما يطلق العلماء على ما نراه منها اسم قرص الشمس. تبيّن من القياسات التي أجراها بعض العلماء أن هذا القرص قليل التفلطح عند القطبين وبعض العلماء يساوره الشك في ذلك.

بالعودة إلى الكتب وتقصّي البحث عن سبب تسمية الشمس بهذا الاسم نصل إلى عدة أسماء للشمس وفي عدة ثقافات يعود أصلها إلى عصور ما قبل التاريخ. فالإغريق القدماء أطلقوا عليها اسم Helios, وسمّاها الرومان القدماء Sol, أما في اللغة اللاتينيّة فهي Sol, وقد تطورت إلى Sole في الإيطالية, و Sol في البرتغالية والإسبانية. وبإضافة لاحقة صغيرة مثل Soleil في الفرنسية, وفي اللغة الإنجليزية الحديثة Sun, وفي الألمانية Sonne, و Zon في الهولندية, وفي السنسكريتية Surya و Savitra أو Savita وفي الليتوانية Saule.

يُقدِّر العلماء واستناداً إلى استهلاك كميات الهيدروجين أنّ المتبقي من حياة الشمس حوالي 5 بليون سنة, وفي نهاية عمرها سوف يُستنفذ وقودها الأساسي (الهيدروجين) كما تهمد الانفجارات النووية العنيفة الناتجة عن اندماج الهيدروجين وعندئذ تنخفض درجة حرارتها السطحية وعندها تتغلب قوى التجاذب الثقالي بين أجزائها على الضغط الداخلي الذي يسندها فتنكمش على نفسها ولكن ما إنْ تنكمش حتى ترتفع درجة حرارتها لدرجة تسمح بحدوث تفاعل اندماجي نووي آخر يُحوِّل ذرات الهليوم إلى الكربون على الأرجح, وتبدأ دورة جديدة من الاندماجات النووية الأكثر عنفاً يتولد عنها ضغط هائل جداً مما يؤدي إلى انتفاخ الشمس مرة أخرى فيزداد حجمها آلاف المرات لتبتلع كوكبي عطارد والزهرة ويبلغ سطحها قريباً من الأرض وعندها تنخفض درجة حرارة سطحها بسبب التمدد الهائل ويتحوّل لونها إلى اللون الأحمر الوردي وتسمى عندها نجم أحمر عملاق( Red Giant Star ), حتى تستنفذ معظم الهليوم داخلها وهنا تهمد الاندماجات النووية ولا يبقى في أتون الشمس ما يمنع أجزائها من الانكماش فيحصل لأجزائها الداخلية انكماش هائل وسريع فيما يُسمى عملية التكوير( Gravitational Collapse)  فيصبح قطرها بحوالي 1000km أي يغدو حجمها أقل من حجم الأرض وتسمى الشمس عندها

نجم قزم أبيض (White Dwarf Star ), ويبقى جزء من غلاف الشمس الخارجي يتحرك مبتعداً في الفضاء ومسبباً ما يسمى السديم الكوكبي (Planetary Nebula ) وتبقى الشمس في هذه الحالة المستقرة إلى ما شاء الله, وإنْ بقي الكون على حاله فإنها تُشع ضوءاً أبيضاً خافتاً لا يكاد يُرى.

أما الأرض فبعد 9 أيام تنخفض درجة حرارتها حتى تصل إلى الصفر, وتتجمّد جميع البحار والمحيطات والأنهار بعد عشرين يوماً, وبعد شهرين تنخفض الحرارة حتى 50 درجة مئوية تحت الصفر, وبفقدانها جاذبيّة الشمس تبدأ بالتحليق بعيداً عن المنظومة الشمسية وخلال 6 سنوات تصل إلى مدار بلوتو وبعد 15 سنة تصل حرارة الأرض إلى 120 درجة مئوية تحت الصفر.

قبل حوالي 4.6 بليون سنة تشكلت الشمس من غيمة كبيرة من الغاز والغبار تدعى السديم الشمسي (Solar Nebula) حيث تحتوي المنطقة ضمن السديم مادة أكثر من محيطها ولذلك جمعت إليها المواد بسبب السحب الجاذبي (Gravitational Attraction) وعرفت الشمس في هذه المرحلة بالشمس الأولية (Proto) (Proto Sun كلمة يونانية تعني الأول), ثم كبرت بعد ذلك أكثر فأكثر و زادت كتلتها المركزية كما ازدادت جاذبيتها وسحبت الغاز والغبار من محيطها وجمعتهما مع بعضهما داخلها لتزداد بذلك جاذبيتها و كثافتها أكثر, وبالتالي ازداد ضغط الغاز داخلها حسب قانون الغازات العام, ثم سُرِّعت المادة داخل الشمس الأولية واستمرت كثافتها ودرجة حرارتها بالزيادة حتى وصلت إلى درجة حرارة حرجة 15مليون كلفن تقريباً حيث حدث عندها الاندماج النووي الحراري (Thermonuclear Fusion) وفي هذه النقطة ولدت الشمس وأصبحت مستقرة عندما وصلت إلى حالة توازن بين قوة جاذبيتها وقوة إخراج الغاز منها وهذا ما يُعرف بالتوازن الهيدروستاتيكي.