——记80年之青岛观象台太阳黑子观测

 

中国科学院紫金山天文台青岛观象台       孙寿甡

 

     我国是天文学发展最早的国家之一，拥有丰富的天象记录，其中太阳黑子首先由中国人发现，并有世界最早、最丰富的记载。汉成帝河平元年，即公元前28年就有这样的记载：“日出黄，有黑气，大如钱，居日中”，是世界公认的最早的太阳黑子记录。

     1610年意大利天文学家伽利略（1564—1642）发明天文望远镜，他成为人类历史上第一位用天文望远镜看到太阳黑子的人。1826年德国业余天文学家施瓦布（1789—1875）经过长达43年的观测，提出太阳黑子数目多少存在约11年的周期性。该周期于1851年得到证实，后来被天文学家称为太阳活动的基本周期。1849年瑞士天文学家沃尔夫（1816—1893）创立了标示太阳活动强弱的太阳黑子相对数，亦称沃尔夫数或黑子相对数，从此太阳黑子观测受到各国天文学家的重视。

     我国用天文望远镜观测研究太阳黑子起步较晚，主权下用天文望远镜持久系统地观测研究太阳黑子则由青岛观象台迈出了第一步，时间在1925年5月1日，开创者为青岛观象台天文磁力科科长高均（1888—1970），即高平子。他利用德国人遗留下来的口径16厘米赤道仪（基座标牌：GUSTAV  HEYDE  DRESDEN  NO.3095），安装上投影板，目镜后装上可以拆卸的摄影设备，用投影法描绘太阳黑子及光斑。投影板上日面影象直径为18.2厘米。除阴云蔽日，无法观测外，每天绘图一张。若遇大黑子还进行放大摄影。高均除自己观测外，还从佘山天文台借调一位名叫陈晋贤的助手协同观测。陈晋贤只观测了两三个月便辞职返回佘山天文台。高均又介绍他的同乡阮幼青为练习生进行培训，以接替陈晋贤继续观测太阳黑子。

 

                           

    

        高均先生1925年手绘的黑子图，是我国太阳黑子资料之珍品。(此图至今保存在青岛观象台)

    1926年7月1日，青岛观象台登报公开招收练习生，录取一名徐汇平，高均亲自培训。徐汇平练习生毕业后便投入太阳黑子观测。1927年和1928年，阮幼青、高均先后辞职，只剩徐汇平一人一直坚持观测到1937年，因抗日战争爆发而中止。

    1937年—1945年，日本人占领青岛的八年期间，也效仿青岛观象台观测太阳黑子，但资料全被掠走。

    1946年抗战胜利后，青台恢复太阳黑子观测。因16厘米赤道仪物镜及照相设备在抗战期间丢失，仅剩镜筒和仪架以及蜗轮、蜗杆等保存尚好。遂以口径2英寸（一说为4英寸）之小天文望远镜的物镜套装在原镜筒和仪架上，改装成一架赤道仪。投影板上日面直径为14.4厘米。完工时适逢1946年12月8日月全食前夕，是夜即投入月蚀观测，取得极好的成绩。1947年1月8日，太阳黑子观测重新恢复。这期间（1946年—1949年）的观测者有徐汇平、刘瀚非、崔开基、吕蓬仙、刘朝阳等。

     1949年6月2日青岛解放，青岛观象台先由军管会后交海军接管，继续进行太阳黑子描绘及摄影。为提高观测精度，1954年小赤道仪主要部件运往长春“中国科学院仪器馆”（中科院长春光机所前身）重配物镜进行装修，由潘君骅先生磨制15厘米物镜（据说是高均1925年在此圆顶室开创我国太阳黑子观测   建国后国产第一只物镜），焦距2.2米，转仪钟用留声机发条作为动力，以摩擦钮调节快慢。太阳投影直径取全国统一标准17.4厘米。1956年1月14日起开始试用，效果良好，1月16日投入描绘及拍摄太阳黑子。这期间（1949年—1956年）的观测者有赵先孜、赵怀亮等。

      1957年青岛观象台天文、地磁、地震工作由海军移交中国科学院领导，定名为“中国科学院紫金山天文台青岛观象台”，继续从事太阳黑子描绘，遇大黑子仍行摄影。这期间（1957年—1978年）的观测者有赵怀亮、赵先孜、沈林照、徐世忠、周兴海、孙寿甡、王介孚等。

1978年6月，青岛观象台受“文化大革命”极左的影响被撤销建制，划归中科院海洋研究所。青台在仅剩孙寿甡一人的艰难岁月中，得到天文界席泽宗、洪斯益、郭玉莲、张国栋、邵元疆、张培瑜、李德培等天文专家的支持，共同呼   高均创建太阳黑子观测所用赤道仪吁达五年之久，1983年6月8日，中国科学院地学部和数理部终于联合下达“关于恢复原青岛观象台天文观测研究工作的通知[（83）科数物字第029号]，孙寿甡首先恢复太阳黑子观测。由于原赤道仪跟踪不准，而标准天图式赤道仪配有德国蔡司制造的转仪钟，跟踪十分准确，因此他利用标准天图式赤道仪之导星镜（口径20厘米，焦距3.5米），安装上投影板，进行太阳黑子投影描绘，太阳投影直径为17.4厘米，至今再未中断。1983年至今的观测者有孙寿甡、张艳、孙立南。

      

 

      青岛观象台太阳黑子资料处理，二十世纪二三十年代，每月除用文字记载日面概况，着重叙述那些特大或奇异的黑子在日面经过的历程外，还包括黑子编号、观测日期、过中经日期、黑子经度、纬度、面积等内容。黑子面积则以太阳半球面积的百万分之一为单位进行测量计算。对于黑子经纬度的测量方法，高均曾根据球面三角原理，设计一种先简单度量，然后通过公式算出黑子日面经、纬度的方法，并写一“太阳黑子计算及图投影描绘太阳黑子 解法”的文章，除载青岛观象台专刊外，还在《科学》上发表。青台太阳黑子资料主要刊登在本台出版的《观象月报》、《青岛市观象台天文报告》、《天文半年刊》上。在《青岛市观象台十周纪念册》和《青岛市观象台五十周年纪念特刊》中都有选登。

             

 1949年1月后，青台太阳黑子观测资料的处理日趋详尽。在青台出版的《天文半年刊》创刊号（1949.1—1950.6）太阳黑子报告中，增加了黑子群数、黑子个数、沃尔夫相对数、黑子纬度分布（南、北半球），初见日、末见日、以及黑子最多和最少的日期和数值。还有“太阳黑子各项平均值”、“黑子群数纬度分布”、“黑子面积纬度分布”、“黑子分布图”、“黑子出没消长及位置类型之变化”等。《天文半年刊》共出两期：“创刊号”（1949.1—1950.6）和第二期（1950.7—1951.12）。后改版为《天文年刊》也出版两期，第三期（1951.10—1952.12）和第四期（1953.1—12）。

       

                          

 

                         

    1955年后到目前，青台太阳黑子资料处理，已与全国和国际接轨。资料表格内容有：周年连号、过中经日期、中经距、坐标（经度、纬度）、黑子个数、相对数、型别、黑子距日面投影中心距离ｒ、黑子面积之方格数（全群、最大）、圆面积、半球面积（全群、最大）。1956年5月开始，资料寄往紫金山天文台，参加紫台、佘台、云台、青台四台联合发布，主要刊登于《天文学ba报》及其副刊，以及《太阳地球物理资料》上。1957年8月至1959年11月23日，青台太阳黑子资料还曾直接寄往苏联，作为“国际地球物理年”交换资料。1958年青台太阳黑子每月小结还寄往中国科学院国际地球物理年国家委员会。

 

                                                            

                                              目前用的太阳黑子数据处理表

     1988年，青台在标准天图式赤道仪、口径32厘米照相物镜镜筒上又加装了太阳黑子精细结构照相仪，其光学系统由紫台范一新设计，机械部分由北台陈自强设计。经以中科院院士、中科院天文仪器研究中心苏定强为首的鉴定委员会检测，太阳黑子半影纤纬分辨率为0".71±0".06，所获黑子照片已很接近我国自行研制的太阳精细结构望远镜拍摄之照片。从此青台老望远镜又增加了新功能，太阳黑子观测工作锦上添花，更上一层楼。

              

        

                   在标准天图式赤道仪上安装的精细结构照相仪和投影屏

                 

              

                              1991年10月30日拍摄的太阳黑子精细结构

 

       青台太阳黑子观测工作，风风雨雨已历经80个坎坷的春夏秋冬。自1925年创始以来，抗战八年由日人观测，资料全被掠去，1978年—1983年，受“文化大革命”影响又中断五年，但此项工作至今坚持未辍。青台保留着我国天文学史上最早、连续最长的太阳黑子资料。目前资料逐月寄往紫金山天文台，由紫台汇总后刊登在《太阳地球物理资料》月刊上，愿这项经典而古老的观测，源远流长，不再中断或枯竭。

 

   参考文献：

1、《太阳黑子》  张元东、李维宝，中国华侨出版公司

2、《青岛市观象台天文报告》1932.1—12月

3、《天文半年刊》创刊号1949.1—1950.6月

4、《天文年刊》第三、四期

5、《青岛市观象台十周纪念册》1934年

6、《青岛市观象台五十周年纪念特刊》1948年

7、《中国近代天文史迹》  陈展云