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主题:太阳观测方法及资料

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太阳观测方法及资料  发帖心情 Post By:2007-02-26 22:02:28

如何进行太阳观测

本栏目中的很多经验来自于原新疆乌鲁木齐一中天文小组的观测实践

<一>、有关太阳观测的基础知识

一中天文小组在太阳黑子观测中大胆尝试,不断摸索,总结了一些经验、方法,现将其介绍给大家,以求交流,共同进步。
我们观测黑子的望远镜是经过改装的--D114用赤道仪加VIXEN80镜筒并配有太阳投影板。观测时间选在上午十二时左右,这是一天中透明度、宁静度相对较好的时段。观测人数在3~6人,观测方法选用投影描图和放大照相。

一、观测前需准备:
(1)观测纸:印有日本威信公司生产的太阳观测网格图,观测者根据当日的B0、P值选择,共有八种(在下文中介绍)。
(2)描图纸:印有与观测纸网格图同样大小稀疏网格图(直径为10厘米,B0=0度,P=0度) 观测纸及描图纸图形都可以在本网站-->相关资料和资源处下载。
(3)天顶棱镜:因为我们使用的太阳投影板平面与镜筒平行,所以需使用天顶棱镜改变光路。
(4)目镜:不能使用胶合目镜,用惠更斯目镜较为合适。我们选用H12.5mm的目镜。
(5)滤光片:ND中性滤光片,有ND2、ND4、ND8多种。
(6)天文普及年历:观测当天的B0、L0、P值都需从年历中查得。
(7)铅笔、手表。

二、太阳黑子观测
分为描图和数据处理两部分:
(一)描图
1、将望远镜极轴大致对准北极,镜筒指向太阳,观察镜筒的影子,当影子最小时,说明太阳已经大致对好。
!!!请注意,千万不能用眼睛通过望远镜直接寻找太阳,寻星镜也最好不要加装。
2、记录透明度、宁静度、云量、描图开始时间等观测背景数据。
3、装上天顶棱镜、目镜、投影板,调好焦距,将描图纸固定在投影板上(我们用小的吸铁石),上下移动板,使太阳的像与描图纸上的圆面等大。
4、不要跟踪太阳,选择一颗较大的黑子,观察其在描图纸上的视运动轨迹,确定东西线。
5、旋转描图纸,使黑子的视运动轨迹方向(太阳的东西线方向)与描图纸中的纬线平行。由于描图纸上的像是经过折射镜和棱镜两次改变光路得到的,故太阳黑子视运动方向恰与日面坐标中的西东走向大体一致,再按"上北下南,左西右东",日面坐标方向就确定了。
6、在日面上找一颗形状较为规则的大黑子,适当调整望远镜的赤经、赤纬旋钮,当投影日面与描图纸上的圆重合时迅速描下该黑子的位置,其他黑子就可以以它为主参照黑子定位。
7、其他黑子的描图需按以下步骤进行: ①黑子需自西向东描。 ②先描黑子半影,后描本影。 ③先描前导黑子,后描后随黑子。
8、进行黑子群的划分,类别的划分,黑子个数的统计,光斑的描图。
9、记录描图结束时间。
(二)数据计算
先向大家介绍几个参数
P:自当天视日面北点量起的太阳自转轴北极的方位角。在日面坐标中:向东为正,向西为负。在观测纸和年历上都可以查到,该数据与公历月日有关。说明一点,拓图时需将坐标纸旋转P的相反数。
B0:当天日面中心在日面坐标的纬度。由于我们的视线不是时时刻刻与日面赤道相平,而是有一定的角度(最多为7度),在一年中,此值循环变化。从观测纸上看,B0为±N值时,日面中心的那个小×就在日面中心线上的±N度处。
L0:日面中心线的日面经度,日面的经度是由太阳的本初子午线量起的,向东为0~360度。在天文普及年历中给出的L0值是世界时0时的数据,我们观测时刻的日面中心线的日面经度L可用内差法计算求得,如:北京时间中午12:15是世界时4.25小时,根据太阳每日自转13度--每小时为0.55度,计算得,4.25小时转过了2.34度,因此根据公式 L= L0-2.34,可以计算得到我们观测时的太阳中心线的日面经度。由于经度向东计量,日面中心的日面经度就时刻在减少,因此,年历上每日的L0大致比前一天少13度。
我们描图时所描的是视日面,它的北点与真实太阳自转轴北极点有一定的夹角(用P表示),所以我们描图之后还需要再次拓图:将描图纸放在玻璃板上,下用光源照射,再将观测纸放在描图纸上,让两图中的两圆重合并旋转一定的角度P,将描图纸上的黑子拓在观测纸上,用铅笔描半影,用红笔描本影,以提高对比度,黄笔描光斑。这样拓出的太阳黑子图就可进行经纬度计算了。
纬度计算很简单,每格相差5度,北纬用"N"或"+",南纬用"S"或"-"。经度计算时先要算出黑子群与日面中心线的经度差,西面为正,东面为负,然后用公式 L= L0-△L 就得到了黑子的经度。对大的黑子群我们都计算范围值。
计算中还有相对数的计算。见公式 R=k(10g+f) R是黑子相对数,g是黑子群数,f是黑子个数,k值暂时取1,1年后与苏黎式天文台观测结果对比,得出当地的k值。
黑子编号可与国际编号对照,黑子分类采用苏黎式天文台的分类方法,当黑子在西边缘,未完全出现时,可先不给出类别。

以上是我们小组日常观测的内容,在长期观测中我们还需对大黑子群连续重点观测,对黑子相对数变化、黑子日面分布规律、黑子群类别变化、不同纬度太阳自转速度计算等规律、现象进行验证和体会并注意发现新的现象。

目前,我们在尝试计算黑子面积以及新的扩大投影法照相。山东淄博一中天文小组的同学们加入了我们的观测,我们希望有更多的同好成为联测伙伴,实现资源共享,使我们对太阳黑子观测不再靠天吃饭。

<二>、我们的做法

1、目视观测

很简单,利用我校现有的D--114牛顿反射式望远镜加口径30mm的蓝色系滤光片,在目镜端直接用肉眼观测。此种方法,天文组有两年多的观测历史。当然,每次观测都有描图记录,不过由于边看边画,记录误差较大。

此方法的最大好处是简单。每次观测时间短,大约15分钟内可以做好记录,天文组成员都是利用大课间来完成观测的。

第二个好处是:一般通过一周左右的连续观测,就可以理解黑子在日面上的运动规律,黑子的分裂、演化过程,长期观测的同学还可以做一些短期黑子活动的预报。

当然,“观测时注意安全”即使是对一名很有经验的观测者来说,仍然是必须要注意的。

近来,由于做了改造,将原配在D-114牛顿镜上的赤道仪与Vixen-80的折射镜组合起来,使投影观测更加方便,所以已经很少用以上的目视方法观测了,除非天空状况非常不好。

2、投影观测

自从2000年四月得到Vixen-80的折射镜以来,我们便开始尝试用投影法观测太阳。目前,有将近一半的组员掌握了这种方法。如图,要进行投影法观测,就必须有一个投影板来承接太阳的像。(可以自己做,应该不困难)。由于投影法观测的有效通光口径就是物镜的口径,所以用此法观测得到的像分辨率要比目视法高。如果天气好,我们可以在投影板上清楚地看到光斑和暗带。

当然,观测时要注意以下几点:
a:目镜必须使用惠更斯目镜!因为其他类型大多为多组胶合目镜,强烈的太阳光会把胶合面烤化,导致目镜报废。惠更斯目镜采用的是分离目镜,没有胶合面,自然合适。
b:不要连续长时间观测,应以十分钟为单位,以免温度过高,炸裂目镜。
c:观测时,至少以两人为一组——一人描图,另一人跟踪。
d:描图最好使用型号在HB-2H之间的较硬的铅笔。先画轮廓,在打阴影;先画本影,在画半影。
e:先确定好黑子周日视的东西线,然后再描图,这样的描图才有价值。

3、照相观测

虽然做了一些尝试,也拍摄出一些黑子照片,包括使用直焦点法和投影法,但由于我们所用的太阳滤光镜口径只有3厘米,无法提高成像的质量,所以拍摄黑子只是用来练习对焦,或者如果有大黑子用照相记录下来。

最近又发明了一种好的方法拍摄,就是将铁壳包装的目端太阳滤光镜放到投影目镜的前面,采用投影法拍摄,这样可以使用全物镜口径,成像质量提高不少,而且也可以获得较大的太阳像,取得了好的效果。

4、新设备

刚从斯塔公司买了两张专用太阳滤光膜(2003年5月),这样可以用更大的口径拍摄,我想应该能取得更好的成果。

[此贴子已经被作者于2007-5-14 23:44:44编辑过]


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1、INTERNET网站链接——今天的太阳:今天的太阳黑子网格图  今天的SOHO黑子照片  今天的黑子与照片对照图

2、一中天文小组的太阳观测记录表           下载一中天文组观测用记录表(Word版本672K)

3、观测用面积网格图                 下载以下十副图片(高分辨率bmp格式2433K)

4、太阳观测摄影教材(数码翻拍)书名忘记了

5、太阳表2005年(翻拍自《天文普及年历》2005)



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乌鲁木齐一中天文小组的太阳观测记录

2001年1月——6月的观测记录
            2001年3月27日的太阳黑子(吴凡做)
            2001年3月28日的太阳黑子
            2001年3月30日的太阳黑子(张旭做)
           2001年4月13日的太阳黑子(吴凡做)
            2001年5月28日的太阳黑子(李博、王玮做)
            2001年6月22日的太阳黑子(吴凡做)

我们拍摄的太阳黑子照片(点击图片放大)

2000年9月AR9169 直焦点 f900 F11.3 1/500秒
2000年9月AR9169 投影法
2001年3月AR9393 投影法
2001年4月
2001年4月
2003年5月27日直焦点 f1800 F9 1/500秒



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特殊天象观测----乌鲁木齐一中天文小组的观测实践

1、1999年8月11日日偏食观测(点击图片放大)

2、2003年5月31日日偏食观测(点击图片放大)(更多请访问活动-->030531

高2003届9班 张旭摄
D=150mm,f=1800mm,1/500S
高2003届6班 李博摄
D=150mm,f=1800mm,1/2000S
高2005届9班 申建立摄
D=150mm,f=1800mm,1/500S
高2003届9班 张旭摄
D=150mm,f=1800mm,1/1000S
高兴拍摄
D=150mm,f=1800mm,1/1000S
高2005届3班 朱子翊摄
D=150mm,f=1800mm,1/1000S
高2005届3班 阿克力摄
D=150mm,f=1800mm,1/1000S
高2004届4班 伊力哈木摄
D=150mm,f=1800mm,1/1000S
王宁与单梁在自家楼顶用天狼望远镜摄影



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星明天文台晴天钟