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太阳观测ABC


作者 赵世英

对广大的天文爱好者或天文普及工作者来说,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,也数最有实际意义的观测课题。对于进行普及教育来讲,也是最生动,最有兴味的内容之一。

观测的特点
充分掌握太阳观测的特点,是作好观测的重要前题。太阳观测具有以下-'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别人的眼睛。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。有观测室的话、应注意室内外温差引起的剧烈气流变化对观测也有影响;没有观测室的,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化时的气流都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,并月。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都有变化。

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度以上的区域,几乎没见过黑子,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,东边较大的黑子叫后随黑子。常常是前导的黑予比后随的黑子大,出现的也早,消失的还迟。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不小的变化。就太阳整体来说,有大约11年的周期变化。

光斑在太阳光球层的东西边缘,往往出现一些比光球的背景要明亮的区域,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。日面边缘的光斑要比黑子早出观几小时到几天,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;光斑主要出现在大于0.6个太阳半径的边缘区域。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"一3",需要有较高分辨本领的望远镜才能见到;其存在的,寿命根短,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。

观浏方法
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。

观测太阳黑子:
一、如果有可靠的减光措施,可以通过望远镜直接目视。外行人总以为只有这样观测才心满意足。其实,这样观测并没有实际意义。如果以此作普及教育性的观测,千万要慎重。

二、照相观测:大致可以分两种类型--直接拍摄物镜的焦点相和在屏上拍摄目镜的局部放大相。

直接拍摄物镜的焦点相: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:

1、这是物镜的焦点相,太阳光极其强烈,一定要事先加好减光装置。

2、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。

3、要搞清楚焦点相的直径有多大,一般说来,太阳焦点相的直径,是该望远镜物镜焦距的1/100。

4、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。

5、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。

6、千万注意机身不要漏光。为此,应在机身前加一块档光板,遮住太阳的直射光。

7、通过照相机要监视日面的宁静度,以日面最整齐时,定为最佳拍摄时间。

在投影屏上拍摄目镜的局部放大相:也就是使太阳光通过物镜和目镜,将太阳相投影在;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:1.要在目镜出射光孔上加黄色滤光片。2.不要加拍摄焦点相时的减光装置。3.拍照时,仍然要以太阳投影相的边缘宁静度为依据;4.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。

三、投影观测:就是观测投影屏上的太阳相。往往有人以为这个相不如直接目视观测。其实;这是真实的光球相,而且是放大相,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,照相观测则很难照到。投影观测还需注意以下几点:

1、投影屏(如图1、所示)处在主镜光轴投影处,并与光轴垂直。

2、太阳投影相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,太阳投影相直径在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。如果投影相过大,日面相迅速减暗,黑子和其它结构反而不清楚了。我国太阳联合观测的投影相直径为17.4厘米。

3、根据太阳投影相的尺寸,做一张《太阳黑子观测》图。

4、将图夹在屏上,使太阳投影相投在图纸的圆内并对整齐。

5、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。

6、调好东西线以后,就.要找寻黑子,边看边记黑子的群数、个数、形态和位置等。

7、寻找完了,要把投影相和图对齐,开动跟踪装置。

8、描绘黑子时,要用比较硬的铅笔,削的尖一点,先轻轻地钩出本影和半影的轮廓,点出小黑子的形态和位置。

9、描绘时要迅速,手不要压屏,头不要碰目镜。

10、一定妥如实记录,绝不能凭空想像随意虚构,绝不追求艺术效果。

11、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加到开始时刻上,做为观测时刻。

12、正规的太阳观测基本上选择在每天上午3点到9点之间。当然,如果这时天气不好,另找其他时间也可。

13、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,可以在拍摄全日面相时获得,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。

摘自:谈“天”

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