太阳黑子年度数据分析
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实验八 太阳黑子的投影观测及数据处理
一、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,黑子分型的相关知识,学会太阳黑子相应观测资料的处理方法。
二、实验仪器
天文望远镜附加太阳投影屏,黑子观测记录纸(图sh8.1)
图sh8.1 太阳黑子观测记录纸
三、太阳黑子的投影观测
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,启动转仪钟。
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(利用电钮控制或手动操作杆来实现),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
h6.最后记录观测完毕的时刻及观测当日世界时为0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。
四、观测资料的分析处理
太阳黑子投影观测每日数据处理包括:
1. 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(见图sh8.2)。依据黑子的分型标准,给各群黑子标出所属类型。
图sh8.2 太阳黑子图
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。
A类:没有半影的黑子或者单极小黑子群。
B类:没有半影的双极黑子群。
C类:同B类相似,但其中一个主要黑子有半影。
D类:双极群,两个主要黑子都有半影,其中一个黑子是简单结构;东西方向延伸不小于10°。
E类:大的双极群,结构复杂,两个主要黑子都有半影,在两个主要黑子之间有些小黑子;东西方向延伸不小于10°。
F类:很大的双极群或者很复杂的黑子群;东西方向延伸不小于15°。
G类:大的双极群,只有几个较大的黑子;东西延伸不小于10°。
H类:有半影的单极黑子或者黑子群,有时也具有复杂的结构;直径大于2.5°。 J类:有半影的单极黑子或者黑子群;直径小于2.5°(见图sh8.3)。
图sh8.3 太阳黑子分型图
由于太阳是个球体,黑子群在日面边缘时形状会发生很大的变化,东西长度会大大缩短。因此对于刚从东面转出来的黑子群,等过两三天看到全貌后再确定类型比较妥当。 确定类型还要注意连续性,如果前后好几天都是E类,另有中间一天是C类,那么这一天也应记E类。当然,黑子群的类型有小的反复也是可能的,如从C类变到D类再回到C类等。
2.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
h查天文年历中的太阳表,记录下观测日世界时为0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(见图sh8.4,日面经纬网格图从0°-±7°,每隔±0.5°一张,共15张,光盘中只给出日面中心纬度B0 =±1.5°,±5°,±7°的日面经纬网格图,其他纬度的日面经纬网格图请自查相关资料),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。
图sh8.4 日面经纬网格图(B。=±5?.0)
3.黑子面积的测定
(1) 用毫米直尺量出黑子或黑子群至日面中心的距离r(mm)。
2 (2) 用特制的毫米方格纸,数出黑子和黑子群的毫米方格数A(mm),计算出日面
62上的黑子面积Sd = A×10 /(πR )
R:为日面半径(mm),Sd以太阳半球面积的百万分之一为单位。
(3) 考虑日面的投影效应,应对Sd进行改正,
使其归化到球面面积SP = Sd sec[arc sin(r/R)](太阳半球面的百万分之一)。
(4) 对各黑子、黑子群分别归算,最后进行累计。
图sh8.5 毫米方格示意图
4.求太阳黑子相对数R
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