第二节
发现太阳黑子

伽利略并没有满足于观测夜空，他又把望远镜对准太阳。他惊奇地发现太阳表面不是完美无瑕，而是有一些黑色斑块。伽利略没有犯开普勒式的错误，他相信自己的眼睛。经过仔细观察，伽利略确定黑斑是太阳本身的现象，取名为太阳黑子（sunspot），并把黑子在日面上的位置和形状画在图纸上（如图 3-3）。伽利略还发现不论是黑子的位置还是形状都是一直变化的，所有的黑子都朝同一个方向运动。根据黑子在不同位置处的形状变化，伽利略猜测这种同向运动并不是因为黑子像候鸟一样在太阳上“迁徙”，而是因为太阳有自转。以黑子为参照物，伽利略经过连续观察，估算出太阳的自转周期为 28 天。

伽利略对太阳黑子投入了满腔热情，进行了详尽的观察和研究。1613 年，伽利略概括了几年内对太阳黑子的观测和记录，发表了《关于太阳黑子以及它们的现象的论证和发展过程》。

太阳上有黑子，黑子在不停变化，太阳能自转……这些都迅速成为当时的热点话题，吸引了众多的天文学家和天文爱好者们对太阳黑子进行观测。

如果用望远镜直接观测太阳，聚集的强光对眼睛伤害极大，甚至会造成失明。因此，设计一个既能保护眼睛，又能够简单快捷绘制太阳黑子的方法，就成为当时迫切需要解决的问题。

投影法手描太阳黑子的方法应运而生。原理是不通过目镜直接观测太阳，而是利用一个特殊目镜，把太阳像投影到一块平板上。平板放置一张设计好的图纸，图纸上画好一个圆，这个圆的尺寸和位置经过仔细设计，与投影太阳像一致。这样，观测者就可以既安全又简单地在图纸上描绘出黑子轮廓。投影法手描黑子已经持续了四百多年，尽管随着科技发展，我们现在可以利用先进的科学仪器来记录太阳黑子，但国内外仍有许多天文台站还在继续使用这个古老的方法来手描记录太阳黑子。

图 3-5 是 19 世纪的一幅手描黑子图，画面细致精美。我们从图中能看到黑子的复杂结构，像本影的亮桥，半影的纤维，甚至能看清黑子以外的米粒组织，与现代观测手段取得的黑子图对比，也毫不逊色。

我国古代天文学有灿烂的历史，但是到了近代，当欧洲已经广泛使用望远镜来探索星空，我国的天文学依旧停留在目视阶段，发展几乎趋于停顿。清末民初，一批批有志青年赴国外学习先进的科学知识，也把现代天文的研究方法和技术带回国。从此，我国天文学才逐步发展起来。

1925 年，高平子在青岛观象台开始利用投影法来观测和手描太阳黑子，开创了我国现代太阳黑子的观测与研究之路。青岛观象台也成为我国现代太阳黑子研究的发源地。图 3-6 就是高平子先生亲手描制的一幅太阳黑子图，现保存在紫金山天文台青岛观象台。我国第一座现代化天文台紫金山天文台建成以后，从德国购买了一台 20 厘米口径的折射式望远镜，安置在紫金山天文台紫金山园区的赤道仪楼。该望远镜既可以观测星空，也用来开展投影法手描太阳黑子。继青岛观象台和紫金山天文台之后，云南天文台、北京天文馆等台站也陆续开展手描太阳黑子。至今为止，我国有近八十年的连续手描太阳黑子记录，目前这些宝贵的手描黑子图纸都已经全部数字化，数据完全对外公开，原件也都妥善保存在各个台站。图 3-7 就是 1980 年 4 月 8 日的紫金山天文台手描黑子图。 IYV8l3kaFf8+BgHbIxDrxacVmmVweDmwjec17JdAEn20VxRhRNZsfy58KAnJDYBB