[太阳系] 饱览日面

  对广大的天文爱好者来说,太阳表面的一些剧烈活动是最理想的观测项


  目.从日地关系角度看,也是最有实际意义的观测课题.对于进行普及教育来说,也是最生动、最有趣味的内容之一.


  (1)观测的特点充分掌握太阳观测的特点,是做好观测的重要前提.太阳观测具有以下一些基本特点;太阳光极强——这就要求通过望远镜观测时,目视或照相观测都需有严格的减光措施,千万注意保护自己和他人的眼睛.照相观测时,要防止机身漏光.投影观测时,要处理好日面特征和四周散射光的对比关系;镜筒系统不要长时间的对准太阳.太阳有大约30角分的视面,比较适宜用小型望远镜观测.观测时,日面上的活动现象受大气的宁静度和明晰度的影响较大.有观测室,也应注意室内外温差引起的剧烈气流变化对观测的影响;没有观测室,也不要放在水泥地面上,最好是草地上,还应注意工厂的烟尘和雪融化时的气流都会严重地影响成像质量.观测地点应长期稳定,基墩稳固,观测仪器最好是折射望远镜或折反射望远镜,并且是有跟踪设备的赤道装置.要长期的并且是连续的观测才有意义.另外,观测时还要注意,一天中,太阳的地平高度有变化,一年四季里,太阳的地平高度和出没方位也有变化.


  (2)观测的内容一般的光学望远镜主要是观测太阳光球层的活动现象:黑子、光斑和米粒组织.


  太阳黑子:太阳黑子是光球上最明显的活动现象.它在日面上的形成、发展、消失、形态、多少、大小和分布等,都有一定的规律.我们所见到的黑子只是太阳向着地球这半球面上的情况.随着太阳的自转,黑子在日面上每天从东往西移动大约13度.黑子在日面上的东西分布是不对称的——东半球比西半球多,并且集中分布在日面中纬度区域,在纬度±45度以上区域,几乎没有见过黑子,在纬度±18度之间的区域,也很少见到黑子,而且南半球的黑子数往往比北半球多.一般说来,较完整的黑子是由本影和半影组成.


  中间深黑色的部分叫本影,四周暗淡的区域叫半影.另外,大多数的黑子都成群出现,单一的黑子比较少见.黑子群多是沿东西方向分布着.一群中,西边较大的黑子叫前导黑子,东边的黑子叫后随黑子.常常是前导的黑子比后随的黑子大,出现得早,消失得迟.在太阳的球面上,黑子的形态随着和日面中心的距离而变化,在东西边缘时,基本上成长条形.每个黑子群的演化经历是各不相同的,有的仅存在几个小时,有的却长达十多个月.也就是说,可以观测好几个周期.一般的黑子都存在几天到几十天.此外,日面上每天的黑子多少、大小、形态和位置都不一样.有时,一天里的黑子状况也有变化.就太阳整体来说,太阳黑子有大约11年的周期变化.


  光斑:在太阳光球层的东西边缘,往往能见到一些比光球背景要明亮的区域,这就是光斑.它的基本特征是:光斑常伴随着日面边缘的黑子一起出现.和黑子在一起的光斑,成明亮的纤维状围绕着黑子,其长轴方向大致垂


  直于太阳赤道.光斑要比黑子早出现几小时到几天,出现后,往往分成两部分,显现出类似黑子群的偶极特征.由于受太阳较差自转的影响,光斑发展到末期要分裂成许多小块,逐渐消失.光斑和黑子一样,也存在着11年的活动周期.光斑在日面上的纬度分布,要比黑子活动区宽大约±15度.光斑的平均寿命约2~3天.光斑的平均亮度比光球背景明亮大约1/10,其可见度受天气影响很大.


  米粒组织:是太阳光球层中气体对流引起的沸腾活动的结构.在天气非常理想的情况下,用较高倍率望远镜观测时,日面上似乎布满时隐时现的较明亮的米粒状结构,这就叫米粒组织.米粒组织的可见度受天气影响较大;它的视角直径只有1"~3,需要有较高分辨本领的望远镜才能见到;其存在的寿命很短,平均只有几分钟,最长也只有15分钟左右;米粒组织的形状与所在日面的位置无关.米粒组织的多少和太阳11年活动周期无关.


  上述这些光球现象的基本特征,都与观测有密切关系.观测者只有充分了解这些规律,才能获得满意的观测资料.


  (3)观测方法观测方法是为观测目的服务的.就上述的观测对象来说,每一个对象都可以有几种不同的观测方法.这里我们只着重介绍照相观测和投影观测.


  照相观测:大致可分两种类型——直接拍摄物镜的焦点像和在投影屏上拍摄目镜的局部放大像.


  直接拍摄物镜的焦点像:也就是把目镜取下,接上照相机的机身.这时,天文望远镜的物镜就相当于该照相机的长焦距镜头.这样的拍摄很简单,稍有摄影常识的人就能做.但是,要注意下列问题:这是物镜的焦点像,太阳光极其强烈,一定要事先加好减光装置;焦距一定要调好.要知道,光凭眼睛调还不够,因为目视和感光是有差异的,要进行多次实验找出最佳值;要搞清楚焦点像的直径有多大.一般说来,太阳焦点像的直径,是该望远镜物镜焦距的1/100;露光时间.这要看你的减光措施、天气状况、太阳的地平高度和所用底片而定,要进行实验;拍出的结果要以大黑子的清晰结构和太阳的临边昏暗层次为判据;千万注意机身不要漏光.为此,应在机身前加一块挡光板,遮住太阳的直射光;通过照相机要监视日面的宁静度,以日面边缘最整齐时,定为最佳拍摄时间.


  在投影屏上拍摄目镜的局部放大像:也就是使太阳光通过物镜和目镜,将太阳像投影在一个屏上,把机身放在屏上,让所要拍摄的黑子投到底片上.


  请注意以下几点:要在目镜出射光孔上加黄色滤光片;不要加拍摄焦点像时的减光装置;拍照时,仍然要以太阳投影像的边缘宁静度为依据;可能的话,用黑布将目镜到投影屏部分及观测者都一起包起来,减少散射光.


  投影观测:就是观测投影屏上的太阳像.往往有人以为这种太阳像不如直接目视观测.其实,这是真实的光球像,而且是放大像,光球上面的黑子、光斑和米粒组织均可见到.同时,可以几个人同时看,这是进行普及教育的


  最好观测手段.它和照相观测相比,也有不少优越之点,比如,投影观测可见到的一些小黑子,照机观测则很难照到.投影观测还需注意以下几点:投影屏处在主镜光轴投影处,并与光轴垂直;太阳投影像的大小要根据望远镜物镜口径、所用目镜焦距和目镜到屏的距离来决定.对一般小型天文望远镜来说,不要选用高倍目镜,太阳投影像直径在10厘米左右为宜.如果太小的话,小黑子不容易见到,甚至偶极黑子被看成单独的黑子.如果投影像过大,日面像迅速减暗,黑子和其他结构反而不清楚了.我国太阳联合观测的投影像直径为17.4厘米;根据太阳投影像的尺寸,做一张"太阳黑子观测"图;将图夹在屏上,使太阳投影像投在图纸的圆内并对整齐;观测前,要把图上的东西线和太阳视运动的方向调一致.调的方法是先选一个小而清楚的黑子,放在东西线上,把镜子固定住,如果该黑子一直在东西线上移动,说明方向一致,如果偏离了,就要调整图的位置.如果没有理想的黑子,用日面边缘与东西线外切法也可以;调好东西线以后,就要寻找黑子,边看边记黑子的群数、个数、形态和位置等;寻找完了,要把投影像和图对齐,开动跟踪装置;描绘黑子时,要用比较硬的铅笔,削的尖一点,先轻轻地勾出本影和半影的轮廓,点出小黑子的形态和位置;描绘时要迅速,手不要压屏,头不要碰目镜;一定要如实记录,绝不能凭空想象随意虚构,不可追求艺术效果;观测开始要记时刻,观测完了再看时刻,取整个观测时段的一半作为观测时刻;正规的太阳观测基本上选择在每天上午8点到9点之间.当然,如果这时天气不好,另找其他时间也可;要根据观测要求做好全面记录.


  目前,正规的天文观测只重视黑子观测.关于光斑观测,可以在拍摄全日面像时获得,也可以在观测黑子投影图时,同时用红铅笔描出光斑轮廓.


  关于米粒组织,可以用照相方法观测,但往往不容易拍摄出好的结果.


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