更新时间:2022-06-24 10:33
1904年,英国天文学家爱德华·蒙德发现了一幅奇异的景象,记录太阳黑子周期变化的图表竟然呈现出一幅展翅欲飞的蝴蝶图案。蒙德以纬度为纵坐标,以时间(年份)为横坐标,绘出太阳黑子的分布图后,发现渐渐靠近赤道的太阳黑子就像蝴蝶的两只翅膀。如果把几个太阳黑子周期的图案绘制在一起,就组成了一连串翩翩起舞的“蝴蝶”。
1840年代德国的一位业余天文学家发现了太阳黑子10-11年的周期变化规律。通过长期的观测,人们还发现太阳黑子在日面上的活动随时间的变化,纬度分布也有规律性。
一开始,几乎所有的黑子都分布在±30°的纬度内,太阳活动剧烈时,它往往出现在±15°处 ,并逐步向低纬度区移动 ,在±8°处消失。在上一个周期的黑子还没有完全消失时,下一个周期的黑子又出现在±30°纬度附近。 1853年,英国一位名叫卡林顿的天文爱好者,决心通过观察太阳黑子,确定出准确的太阳自转周期。卡林顿拥有一座私人天文台,可以昼夜进行天文观测。在1853—1862年间,他仔细观察记录黑子的数目,并注意记录黑子的日面位置。
功夫不负有心人。卡林顿终于发现,太阳黑子沿日面旋转移动一周的时间各不相同。在太阳赤道上,黑子大约只要25天便在日面上自转一周,而在日面纬度45°处的黑子则需27天半才完成一次自转。卡林顿的发现,彻底否定了有的天文学家提出的太阳是固体的理论。
另一位天文爱好者──德国的斯玻勒,在1860年发现,每当一个黑子周期开始时,最先出现的黑子总是在离赤道较远处(平均纬度为35°);然后,黑子出现的位置渐渐靠近太阳赤道,在纬度10°~25°之间出现最频繁;最后,所有的黑子集中到南、北纬度约5°处。1894年,斯玻勒在总结分析了大量黑子观测资料的基础上,提出了黑子日面纬度分布规律,即后来著名的“斯玻勒定律”。这个定律告诉人们,绝大多数黑子都出现在日面纬度+8°~+45°和-8°~-45°的区域内,在此范围之外很少有黑子出现。在每个黑子周期(约11年)开始时,黑子大多出现在纬度±30°的地方;极大时(称为太阳活动峰年)在±15°出现;周期末了常在±8°处消失。前一个周期的黑子还没有完全消失,下一个周期的黑子有时又开始在±30°处出现了。
为了纪念卡林顿和斯玻勒对天文学的贡献,科学家们常把太阳自转会合周期称为“卡林顿周期”,其平均值为27.2725日;每当提到日面黑子分布规律,人们习惯地称为“斯玻勒定律”。
后来,英国天文学家蒙德根据斯玻勒定律,以太阳黑子群的平均日面纬度为纵坐标,以时间(年份)为横坐标,绘出黑子分布图,酷似一只只蝴蝶,太阳物理学家们称此为黑子“蝴蝶图”。太阳黑子数的多少以及在日面上的分布,均有一个平均大约11年的周期变化规律。
如果以黑子的纬度为纵坐标,以时间为横坐标,绘出的黑子分布图很像蝴蝶,因而称作蝴蝶图。在1904年,由芒得 (W. W. Maunder) 所提出,因而也被称为芒得蝴蝶图(Maunder butterfly diagram )。
许多专家对蝴蝶图的含义进行了研究,但是直到现在还没有确定的结论。
(Maunderdiagram)
芒得,将太阳黑子标示在「时开一一纬度」坐标冈上时,发现所得黑子周期图形成蝴蝶状,称为芒得图或蝴蝶图
英国皇家格林威治天文台的芒得进一步发现,太阳黑子出现的频率与纬度位置和太阳黑子周期有关,而显现黑子之数量及出现位置的图形看起来状似蝴蝶,称为蝴蝶图或芒得图。