太阳黑子的投影观测及数据处理山东大学威海分校空间科学与应用物理系冯士伟20071217
太阳黑子的投影观测及数据处理 山东大学威海分校空间科学与应用物理系 冯士伟 2007 12 17
太阳黑子太阳光球上经常可以看到许多黑色斑点，称为太阳黑子。太阳黑子在日面上的大小、多少位置和形态等，每白都不一样。太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，温度大约为4500摄氏度。因为比太阳的光球层表面温度要低，所以看上去像一些深暗色的斑点。现在理论认为黑子的形成是由于黑子里面磁力线大量密集，强大磁场阻碍着太阳内部到日面的对流，也就是等离子体在黑子区域的强大磁场作用下不能随意移动，形成类似活塞的效应。防止能量继续从内部流向表面。另有理论认为黑子强大磁场不但没有抑制，反而加大能量的传送，黑子强大磁场把大部分热流变为磁流体波，沿磁力线传播出去，能量就此化为波动，因而冷却知下来。长期观测太阳黑子就会发现，有的年份黑子多，有的年份黑子少，有时其至几天，几十天日面上都没有黑子。太阳黑子从最多（或最少）的年份到下一次最多（或最少）的年份大约相隔11年。也就是说，太阳黑子有平均11的活动周期，这也是整个太阳的活动周期天文学家把太阳黑了最多的年份称为“太阳活动峰年”，把太阳黑子最少的年份称为“太阳活动宁静年黑子活动的周期平均是11年。黑子不断产生在开始的4年左右时间里，越来越多，活动加剧，在黑子数达到极大的那一年，称为太阳活动峰年。在随后的7年左黑子活动逐渐减弱，黑子也越来越少，黑子数极小的那一年，称为太阳活动谷石时间里，年。菌际上规定，众1755年起算的黑字周期为第一周，然启顺序排列。1999年并始为第23周
太阳黑子 ❖ 太阳光球上经常可以看到许多黑色斑点，称为太阳黑子。太阳黑子在日面上的大小、多少、 位置和形态等，每日都不一样。太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，温 度大约为4500摄氏度。因为比太阳的光球层表面温度要低，所以看上去像一些深暗色的斑 点。现在理论认为黑子的形成是由于黑子里面磁力线大量密集，强大磁场阻碍着太阳内部 到日面的对流，也就是等离子体在黑子区域的强大磁场作用下不能随意移动，形成类似活 塞的效应。防止能量继续从内部流向表面。另有理论认为黑子强大磁场不但没有抑制，反 而加大能量的传送，黑子强大磁场把大部分热流变为磁流体波，沿磁力线传播出去，能量 就此化为波动，因而冷却下来。 ❖ 长期观测太阳黑子就会发现，有的年份黑子多，有的年份黑子少，有时甚至几天，几十天 日面上都没有黑子。太阳黑子从最多（或最少）的年份到下一次最多（或最少）的年份， 大约相隔11年。也就是说，太阳黑子有平均11的活动周期，这也是整个太阳的活动周期。 天文学家把太阳黑了最多的年份称为“太阳活动峰年”，把太阳黑子最少的年份称为“太 阳活动宁静年”。黑子活动的周期平均是11年。在开始的4年左右时间里，黑子不断产生， 越来越多，活动加剧，在黑子数达到极大的那一年，称为太阳活动峰年。在随后的7年左 右时间里，黑子活动逐渐减弱，黑子也越来越少，黑子数极小的那一年，称为太阳活动谷 年。国际上规定，从1755年起算的黑子周期为第一周，然后顺序排列。1999年开始为第 23周
460046004200400030Aug-19241Apr.191916Ju192942004800590046009Sep.19372Mar.19428Nov.1943004300460027Apr.195013Apr195014Mar.19504900535018Jul.19574200993222Oct.200330Jul1958Figure 2. White light photographs (andadrawing)ofstrong-fieldspots.The widthof the photographicpanels is about 3.2arc min
实验目的·1：学会太阳黑子的投影观测方法：2。运用太阳球面坐标，学会太阳黑子相应观测资料的处理方法：3.了解黑子形成原因及其活动周期注意：不能通过目镜直接观测太阳！！！
实验目的 ❖ 1．学会太阳黑子的投影观测方法。 ❖ 2．运用太阳球面坐标，学会太阳黑子相应观 测资料的处理方法。 ❖ 3.了解黑子形成原因及其活动周期。 注意：不能通过目镜直接观测太阳 ！！！
太阳观测记录纸*P：日轴方位角，日轴北端太阳黑子观洲记录编号L投影位于日轮上地轴北端投年日月B,北京区时时分Lo9080110100影方向之东时为正时世界时分utoV120.60130ooBO：日面中心纬度，观测者与太阳球心连线在太阳表0品0面交点，日轮中心的日面纬oE-度。06135000340LO：日面中心经度，太阳010OSG本初经圈在日轮上投影OEzOE天气状况：观测者：otemOEpromeprmmpmemy能见度：060052元L：观测时刻日面中心经度备注：8000
太阳观测记录纸 ❖ P：日轴方位角，日轴北端 投影位于日轮上地轴北端投 影方向之东时为正。 ❖ B0：日面中心纬度，观测 者与太阳球心连线在太阳表 面交点，日轮中心的日面纬 度。 ❖ L0：日面中心经度，太阳 本初经圈在日轮上投影， ❖ L：观测时刻日面中心 经度
日面经纬网格图Stonyhurst网格，由于太阳赤道Bo=-7.0面与黄道面有7.2度夹角，太阳球面经纬网在日轮上的投影呈现年40周期变化，两面夹角为零或180.0E30度时B.为零（6月5日，12月6日100+20°地球处在黄道面上），地球处在.01+10*黄道面以南或者以北，纬度圈在日轮上投影分别向南或向北弯曲，利用该网格测量黑子位置01+10.02+日面经纬网格图从0°-土7°20-OE+每隔土1°一张，共8张，选择合Ot适网格图测量观测记录。L=O8
日面经纬网格图 ❖ Stonyhurst网格，由于太阳赤道 面与黄道面有7.2度夹角，太阳球 面经纬网在日轮上的投影呈现年 周期变化，两面夹角为零或180 度时B0为零（6月5日，12月6日， 地球处在黄道面上），地球处在 黄道面以南或者以北，纬度圈在 日轮上投影分别向南或向北弯曲， 利用该网格测量黑子位置。 ❖ 日面经纬网格图从0°-±7° ， 每隔±1°一张，共8张，选择合 适网格图测量观测记录
C
实验步骤1.调节望远镜，使日面像进入视场，并按要求把记录纸固定在投影屏上2.调节望远镜的焦距，使日像最清楚。3.调整投影屏的前后位置，使日像大小与观测纪录纸上的圆重合4.确定投影屏上图纸的东西方向：调节望远镜，使其沿着赤经方向来回微动，移动图纸，使黑子移动方向严格地沿图纸上的东西方向运动（即图纸上的东西线与黑子移动方向一致）5.描绘黑子时要求大小、形状尽可能一致，位置要准确。下笔时先轻描当位置准确后再重描。先描本影，后描半影，全部描完后，再检查一遍看是否有遗漏的小黑子6.最后记录观测完毕的时刻及观测当日世界时为Oh的P（日轴方位角）、B0（日面中心纬度）、LO日面中心经度）和天气状况等
实验步骤 ❖ 1.调节望远镜，使日面像进入视场，并按要求把记录纸固定在投影屏上。 ❖ 2.调节望远镜的焦距，使日像最清楚。 ❖ 3.调整投影屏的前后位置，使日像大小与观测纪录纸上的圆重合。 ❖ 4.确定投影屏上图纸的东西方向：调节望远镜，使其沿着赤经方向来回 微动，移动图纸，使黑子移动方向严格地沿图纸上的东西方向运动（即 图纸上的东西线与黑子移动方向一致）。 ❖ 5.描绘黑子时要求大小、形状尽可能一致，位置要准确。下笔时先轻描， 当位置准确后再重描。先描本影，后描半影，全部描完后，再检查一遍， 看是否有遗漏的小黑子 ❖ 6.最后记录观测完毕的时刻及观测当日世界时为0h的P(日轴方位角)、B0 （日面中心纬度）、L0(日面中心经度)和天气状况等
黑子的分群、编号、分型一般相距极近的几个黑子常属于同一群，但也有仅一个单独黑子而相当于一群的。分群后，按黑子出现的先后，自西向东给黑子群一个顺序编号。依据黑子的分型标准，给各群黑子标出所属类型。黑子群有好几种分类方法，在此我们只介绍苏黎世天文台的分类法：按照黑子群演变的发展阶段分为A、B、C、D、E、F、GH、J共9种类型。演变到最强是E型和F型，演变到最末是J型
黑子的分群、编号、分型 ❖ 一般相距极近的几个黑子常属于 同一群，但也有仅一个单独黑子 而相当于一群的。分群后，按黑 子出现的先后，自西向东给黑子 群一个顺序编号。依据黑子的分 型标准，给各群黑子标出所属类 型。 ❖ 黑子群有好几种分类方法，在此 我们只介绍苏黎世天文台的分类 法：按照黑子群演变的发展阶段 分为A、B、C、D、E、F、G、 H、J共9种类型。演变到最强是 E型和F型，演变到最末是J型
黑子和黑子群日面位置的测定（1）日面坐标日面经度L：从本初子午圈向西计量（0°－360°）日面纬度B：从太阳赤道分别向南北两极量度士90°日轴方位角P：太阳自转轴与地球自转轴夹角的投影，由P值可确定日面坐标的北点。范围：士26.30。（2）日面位置的测定查天文年历中的太阳表，记录下观测日世界时为Oh的BO（日面中心纬度）LOC日面中心经度），P（日轴方位角）。因BO、P值一天内变化不大，不必做改正而LO在一天内变化较大，要用线性内插法进行改正，求出观测时刻的日面中心经度L值（3）根据P值，在黑子投影图上画出日期日轴，P>O时，日轴偏于北点之东（4）根据BO值选出合适的日面经纬网格图，将其按日面坐标套在描迹的黑子观测记录纸上。在黑子网格图上，读出黑子和子群的日面纬度、日面经度（先读出中经距，再加上日心经圈的经度。测量日面经纬度时，对黑子群应选取其面私重心度量
黑子和黑子群日面位置的测定 ❖ ⑴ 日面坐标 ❖ 日面经度L：从本初子午圈向西计量（0°– 360°）。 ❖ 日面纬度B：从太阳赤道分别向南北两极量度±90°。 ❖ 日轴方位角P：太阳自转轴与地球自转轴夹角的投影，由P值可确定日面坐标的 北点。范围：±26.30。 ❖ ⑵ 日面位置的测定 ❖ 查天文年历中的太阳表，记录下观测日世界时为0h的B0（日面中心纬度）， L0(日面中心经度)，P(日轴方位角)。因 B0、P值一天内变化不大，不必做改正， 而L0在一天内变化较大，要用线性内插法进行改正，求出观测时刻的日面中心 经度L值。 ❖ ⑶ 根据P值，在黑子投影图上画出日期日轴，P ＞ 0时，日轴偏于北点之东。 ❖ ⑷ 根据B0值选出合适的日面经纬网格图，将其按日面坐标套在描迹的黑子观测 记录纸上。在黑子网格图上，读出黑子和黑子群的日面纬度、日面经度（先读出 中经距，再加上日心经圈的经度）。测量日面经纬度时，对黑子群应选取其面积 重心度量