德国人施瓦贝发现太阳黑子周期的过程
德国人施瓦贝生于1789年,本是一名药剂师,业余嗜好天文学。特定的工作时间使他只能在白天从事天文研究。他希望自己能在太阳附近发现一颗新的行星,当它从日面前方经过时逮住它。
1825年,施瓦贝开始观测太阳,但除了太阳黑子以外什么也没发现。从1826年开始,他每逢晴天都坚持使用一架小望远镜描绘太阳黑子图,一直描了17年!最后,他于1843年宣称,太阳黑子数以10年为周期而增减。但直到1851年德国大科学家洪堡在其巨著《宇宙》中提到这一发现,它才引起人们的关注。
1852年,瑞士天文学家沃尔夫分析自1610年以来的所有黑子观测资料,推算出黑子周期平均约为11.1年。几乎与此同时,德国天文学家拉蒙特发现,地磁强度的升降也有10年左右的变化周期,与太阳黑子周期恰好相符。此外,人们还陆续发现地球磁暴活动、极光盛衰等都与太阳黑子周期有关。20世纪人们逐渐领悟到这类联系的本质在于,太阳黑子的盛衰表征了太阳活动的强弱,并通过太阳发出的电磁辐射和带电粒子对地球造成影响。
接下来该谈谈到英国人卡林顿了。卡林顿生于1826年,1844年进入剑桥大学,原先想当部长。但是,那些天文学讲座把他迷住了。他建了一座私人天文台,在1853—1861年间,就像从前的施瓦贝那样勤勉地观测日面上的黑子,并通过跟踪黑子在日面上的移动来研究太阳的自转。他发现,太阳在赤道附近自转最快,大约25天便自转一周;日面纬度较高处则自转较慢,纬度45°处约需27天半才自转一周。可见,太阳不会是一个固态的实体。他还发现,在一个太阳黑子活动周期中,随着时间的推移,黑子出现的平均日面纬度从约±35°逐渐转变到约±8°为止。德国天文学家斯波勒进一步证实了卡林顿的见解,于1894年提出如下的黑子分布规律:黑子大多分布在日面纬度±45°之间的区域内;每个黑子周期开始时,黑子常出现在纬度±30°附近;黑子最多时,常出现在±15°附近;黑子周期将要结束时,黑子常出现在日面纬度±8°附近,并在那里消失。在前一周期的黑子尚未完全消失之际,后一周期的黑子已开始在纬度±30°附近出现。后来,这一规律就被称为斯波勒定律。1914年,英国天文学家蒙德首先绘图表示黑子日面纬度分布随时间的变化。这种图形犹如一对对蝴蝶,故称“蝴蝶图”。它实际上是斯波勒定律的形象化描述。
此外,蒙德早在1894年就探讨了1645—1715年间太阳上极少出现黑子的现象。1976年,美国天文学家埃迪再次确认这一现象的客观性,并称其为“蒙德极小期”。埃迪指出近7000年来,太阳活动的水平经历了一系列的极小期和极大期,蒙德极小期只是其中之一。埃迪还认为太阳活动的11 年周期是近几百年才有的,而不是一种基本规律。这些论点在国际天文界引起的争论至今尚未平息。