太阳黑子惊人的复杂性，太阳黑子对周围以及地球的影响，太阳黑子的生长、演化和消失，这些都只是故事的一小部分。太阳黑子消失了近一个世纪，导致人们不得不重新研究，这极大地延误了对太阳黑子基本性质的探索。

1826年，在距莱比锡城北部50千米的德绍小镇，生活在这里的业余天文学家海因里希·施瓦贝（Heinrich Schwabe）决定记录并研究太阳黑子。没有人知道他为什么要这样做，传言他是想要寻找假想的比水星更加靠近太阳的内行星。 他使用的方法之一是寻找“行星凌日”，当行星位于太阳、地球连线上时，看上去像是一个小黑点划过太阳圆面。同时，为了用这种方式顺利找到行星，就必须排除不是凌日行星的黑点，也就是太阳黑子。不管动机是什么，施瓦贝开始了对太阳的常规观测，日复一日，年复一年，记录下所有看见的黑点的数目和位置。

遗憾的是，施瓦贝并没有发现一颗行星。就像人们对瓦肯星(是美剧《星际迷航》系列电视连续剧中宇宙和星际联邦中最重要的智慧种族之一瓦肯人的母星。——编者注)的搜索一样，持续了50年之久，并且吸引了当时很多著名的天文学家参与寻找，最终还是被放弃了。但是在这个过程中，施瓦贝做了漫长并且详细的太阳黑子活动的记录，从中他发现太阳黑子以一种周期性的形式出现或消失。1857年，英国皇家天文学会主席约翰逊（M. J. Johnson）在授予施瓦贝学会奖章时评价道：

他在1826年的时候就已经开始这项现在才引起我们关注的研究……但是，直到1843年，两个周期的极大和极小过去了，他才谦虚地说出观测结果所证实的太阳周期规律，然而只引起了少量关注……他继续为这一伟大发现积累新证据。1851年，亚历山大·冯·洪堡（Alexander von Humboldt）在其名著《宇宙》（Cosmos）第三卷中，公布了这一让世人惊奇的发现，尽管这一发现在八年前就已经不是秘密了。

约翰逊指出，其他的地球效应，诸如磁场扰动的强度，会随着太阳黑子数目的变化而变化。最后，他用我们现在所谓的日球层，也就是在太阳系内太阳所能产生影响的区域，来做总结：

它（太阳黑子）已经不再局限于揭示太阳组分的物理特性，而是有希望成为一种揭示整个太阳系运行规律的手段。它和万有引力一起，使地球和其他星球之间建立联系。

约翰逊表示，太阳能够用一种光和引力之外的未知方式来影响地球，在当时这是一种很有争议的观点。直到一个多世纪以后，太阳黑子和地球扰动之间的关系才被人们理解和接受。

图20 过去几十年的太阳黑子观测显示，太阳黑子有两个很明显的活动趋势，所有的黑子起源理论必须对这两个趋势给出解释。下半图显示的是在过去150年里，太阳黑子在太阳表面的面积，具有很明显的周期性。上半图显示的是黑子出现时的纬度，可以看出，活动周期开始时，黑子在高纬度浮现，随着活动周期演化，黑子迁移到赤道附近。

但是，首先，我们需要提高对太阳黑子的认知。施瓦贝已经证明，太阳黑子的出现和消失是有周期的（图20展示了最近的几个周期）。突然间，太阳黑子变成了天文学领域的热门课题，在整个19世纪，许多有才华的天文学家致力于这个领域的研究，他们使用新的方法观测太阳、分析观测数据。在接下来的一百年里，人们发现了大量关于太阳黑子周期的特性，其中最著名的是以下几点：

1.随着太阳黑子数的上升和下降，连续两个极小期之间的间隔大约是11年，这个间隔时间在长短上有两年左右的变化（图20下图）。周期的幅度，也就是每个周期最大时的黑子数目，是剧烈变化的，偶尔会出现很低的黑子数目。

2.太阳黑子的蝴蝶图（butterfly diagram）。在每个周期中，黑子首先出现在高纬度地区，远离赤道（图 20上图）。随着周期变化，黑子浮现的位置将越来越接近赤道，直到下一个新的周期，黑子再次出现在高纬度地区。

3.磁反转（magnetic reversal）。在能够进行磁场测量之后，科学家们发现，太阳黑子大多沿东西方向浮现，也就是说，太阳黑子的磁场主要为水平方向，平行于太阳赤道。 在同一个太阳活动周期，每个半球的大多数黑子具有相同的磁场模式，在一个半球的前导黑子（lead spot，在太阳自转方向上领先于黑子群内其他黑子）具有某个特定的极性，而在另外一个半球则具有相反的极性（图21）。这个规律是由海尔发现的，因此被称为“海尔定律”。同时，下一个黑子周期也符合海尔定律，只不过所有的极性是相反的。这意味着两个黑子周期之后，整个模式的周期才能实现循环，因此完整的磁场周期为22年。太阳的两极在太阳黑子极大期时也能实现这种极性交换。 s+oSccN9YNeA6WXuw0+YRPdMThYMbx76ddoaVaz2+cyikbcfYrlhhBvQaefpUhXN