太陽表面的觀測方法

1、太陽表面的觀測方法 太陽是離地球最近的恒星，也是銀河系里約一千億顆恒星中被天文學(xué)家研究得最細(xì)致、最深入的恒星。太陽每時每刻都在發(fā)生著巨大的變化，其中很多變化用小望遠(yuǎn)鏡就能看到，因此它是非常適合天文愛好者的觀測目標(biāo)。在介紹太陽表面的觀測方法之前，特別要提醒大家：由于太陽發(fā)出的光很強(qiáng)，如果沒有可靠的減光措施，千萬不要通過望遠(yuǎn)鏡看太陽，否則眼睛有可能收到傷害。 太陽的觀測從廣義上來說包括太陽大氣光球、色球、日冕層的寧靜部分和活動現(xiàn)象的觀測。適合天文愛好者觀測的大氣層是光球?qū)?。光球上可看到的現(xiàn)象有：臨邊昏暗現(xiàn)象、米粒組織、光斑和黑子。其中以太陽黑子最為顯著。黑子的觀測與研究，對日地物理關(guān)系的研究，有重

2、要意義。下面首先介紹黑子的目視觀測，接著簡要描述光球的照相觀測，最后扼要敘述黑子的其他觀測方法。 太陽黑子的目視觀測 黑子沃爾夫數(shù)的多少、面積的大小是表征太陽活動程度強(qiáng)弱的重要參量。觀測黑子就是為了得到這兩個參量。 由于太陽角直徑較大，發(fā)出的光很強(qiáng)，因而使用口徑不大的望遠(yuǎn)鏡（口徑510CM），附加一個投影屏，就可以進(jìn)行太陽黑子的投影觀測。折射或反射望遠(yuǎn)鏡都可以用于這種觀測。想要得到一個穩(wěn)定的日象，以便能在十幾分鐘或半小時內(nèi)觀測太陽黑子的細(xì)節(jié)，需要望遠(yuǎn)鏡配有赤道式的跟蹤裝置。投影日象直徑一般為810CM為好。 觀測方法：觀測前，調(diào)好儀器的平衡，保證望遠(yuǎn)鏡在任一位置上都有良好的平衡狀態(tài)。當(dāng)日光較強(qiáng)

3、時，物鏡前加一光闌，以減弱日光。投影板上放上直徑為10CM圓的圖紙，找到日象，調(diào)節(jié)焦距，使其大小與10CM圓相吻合。當(dāng)黑子本、半影都較清楚或日面邊緣輪廓較清晰時，認(rèn)為焦距已調(diào)好。根據(jù)黑子的視運(yùn)動方向，使圖紙上的東西線與其平行。東西線的校準(zhǔn)，在儀器不跟蹤的條件下進(jìn)行，務(wù)必定準(zhǔn)確，因?yàn)榱亢谧拥娜彰娼?jīng)度和日面緯度時，它是基本參考線。東西線校準(zhǔn)后，讓儀器跟蹤太陽，若沒有跟蹤裝置，觀測者用手調(diào)節(jié)螺旋使日象與投影圖上的圓相合。用鉛筆描繪出黑子的數(shù)目和形狀，盡可能保持與日象上的細(xì)節(jié)一致。描繪時先畫本影，后畫半影。先輕描，看位置準(zhǔn)確，再加深本影。全部描繪完畢，檢查一下，看是否遺漏了小黑子。最后記下觀測完畢的時

4、刻，天氣狀況，地球大氣的穩(wěn)定度和清晰度。 觀測資料的分析：計(jì)算出觀測時刻的日軸方位角P?日輪中心的經(jīng)度L0、緯度B0（祥見中國天文年歷太陽球面位置表）。黑子的分群編號和劃分類型，當(dāng)觀測者積累了幾天的觀測資料后，根據(jù)黑子的位置、發(fā)展情況，劃分黑子群，給每群黑子以編號，一般小號數(shù)在左面，大號數(shù)在又面，這是因?yàn)樘栕晕飨驏|自轉(zhuǎn)，便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工作。分型采用世界各國廣泛使用的蘇黎世分類法。記數(shù)黑子數(shù)目時，注意每一個以半影和另一核心隔離著的核心，作為一個黑子記數(shù)。按照沃爾夫相對數(shù)R=k（10g+f），求出觀測日的R。愛好者剛開始求R時，k可取為1，等積累了一定時期的資料后，例如半年或一年，觀測者可以將自己

5、所得的R值（月平均值、年平均值）與Bruxelles資料中心發(fā)布的值相比較，求得自己的k值，時間越長，k越準(zhǔn)確。黑子面積的確定：有時，光球面黑子數(shù)目不多，但面積大。對一些活動區(qū)，看其活動程度的大小，知道數(shù)目、面積，才能作出正確的估計(jì)。首先量出投影日象上的黑子面積，常稱圓面積A，A=c() 分別是度量基元單位總數(shù)（如 ）、圓周率、基圓單位（如mm2）。投影日象半徑，而后換算為半球面積. 由上看出，黑子面積的單位是太陽半球面積的百萬分之一。這里我們介紹簡單易行的圓標(biāo)尺圖，供愛好者粗略估算出黑子的圓面積A，以可見太陽圓面積的百萬分之一為單位。將以上各項(xiàng)綜合，給出每日太陽黑子觀測記錄表。 光球的照相觀

6、測 黑子目視觀測確定的黑子數(shù)較照相法準(zhǔn)確。照相法 確定的黑子面積較目視描圖所測定的面積為準(zhǔn)確。因?yàn)楣馇虮砻嫔嫌信R邊昏暗、米粒組織、光斑、黑子，黑子又有精細(xì)結(jié)構(gòu)，彼此之間溫度互有差異，所以要求在同一照片上，上述各現(xiàn)象都呈清晰狀態(tài)，是不容易作到的。 拍攝光球象，常用兩種辦法。一種辦法是直接拍攝物鏡焦面處的光球象；另一種辦法是拍照經(jīng)物鏡、目鏡后的投影光球象。前者將普通的135照相機(jī)，取掉它的物鏡，配以接口，將它裝到天 文望遠(yuǎn)鏡的目鏡處，拍攝焦面光球象。后者要求制作一暗箱和裝底片盒處，例如拍直徑10cm的光球象。為減弱太陽光，在物鏡前應(yīng)加光闌，光闌直徑以不超過物鏡口徑的十分之三為好。底片選擇靈敏度不高

7、、感光乳膠顆粒細(xì)的底片為宜，例如制作幻燈片用的底片。拍照時，加中性濾光片或黃色濾光片，選擇好的露光時間，就可得到良好的光球照片。一般露光時間選在1/100秒至1/500秒之間。為使用光球象片，測量目標(biāo)的坐標(biāo)（日面經(jīng)度、緯度），要求 照片上同時拍上東西線的標(biāo)記。對第一種拍照法，可在底片盒前裝一十字絲，依據(jù)黑子移動的方向，校準(zhǔn)東西；對第二種方法可選用有十字絲的目鏡。 對所得光球象可進(jìn)行如下的分析工作：量度太陽黑子的日面緯度、經(jīng)度，面積；邊緣光斑的統(tǒng)計(jì)工作，考慮到光斑場的彌散性，光斑的大小可用它占有的區(qū)域日面經(jīng)度差、緯度差來表示，同時量出光斑區(qū)的幾何中心的經(jīng)度和緯度，光斑外形分類、大小亮度的分級；黑

8、子深度d的測定，選用間隔2-3天的兩張照片，對一個有本半影的大黑子，假定某日黑子本影中心至日面邊緣的長度為l1（例如l1=26.5mm），從日心中央子午線到邊緣的長度為l0（l0=33mm），黑子本影的寬度為W1（W1=1mm），半影的寬度為w1（例w1=1.0mm），某日之后的一日，l2=13.5mm，W2=0.65mm, w2=0.65mm，則黑子深度d為公式. 將例子的數(shù)值帶入上式，計(jì)算得到d=0.0374mm。若設(shè)光球象半徑為36.25mm，太陽半徑取為km，則得到黑子的真實(shí)深度x=718km。 太陽黑子的光電觀測 如果天文愛好者有光度計(jì)，可測量太陽黑子相對于鄰近光球的亮度對比，也可以測量黑子內(nèi)部亮度的分布。 這里我們介紹用硫化鎘光敏電阻制成的光度計(jì)。當(dāng)來自黑子的光照射到硫化鎘（CdS）光敏電阻時，光子被具有激發(fā)電子和空穴特性的CdS半導(dǎo)體物質(zhì)吸收，載流子數(shù)目增加，光敏電阻值發(fā)生變化，從而使電路中電流發(fā)生變化，測定電流的大小就可求得黑子的亮度。用望遠(yuǎn)鏡在投影屏上得到一個直徑為8cm或10cm的光球象，屏中心需有可通光的孔，屏前安裝一個可調(diào)光闌，一般此光闌可有如下半徑的圓孔（以mm為單位）：0.5、0.