转自人人，原文作者为厦门大学天文同好会包大人。

一个月以来的摸爬滚打之后，我的毕业论文总算有了着落。这些天难得有段轻松的时间，翻看着电脑中乱七八糟的一个个相册。看到去年10月份拍摄的一段太阳黑子的照片，心中起了个念头：用这些照片估算一下太阳的自转周期，应该会有点收获！仔细查看每一张照片，发现10月28日和10月29日两天的拍摄时间差不多，黑子对应关系非常明显，这不是天赐良机吗！ 1611年，天文学家克里斯托弗用太阳黑子作为Tracer，计算了太阳的自转周期。400年后的今天，我作为一名普通的业余天文爱好者，怀着好奇，重走一下伟人走过的道路，岂不妙哉！这也是我一直追求的目标，用最简单的设备和方式，享受天文观测带来的乐趣！ 进入正题，通过两张照片，去求太阳的自转周期，相信大部分人一看就知道是个极为简单的几何学问题，但是只有去尝试了才会体会到其中的乐趣和带来的成就感！下面两张图就是2011年10月28日12时35分和2011年10月29日12时29分的太阳表面的情况。照片拍摄于厦门大学凌云三号楼，用我引以为豪的卡片机+日食眼镜的滤光片所摄！~


通过对比两张图片，可以发现太阳黑子的位置发生了明显的移动。知道了移动的距离和经过的时间，很容易就能求解出移动的速度。由于太阳黑子位于太阳的光球层，黑子的转动角速度可以作为太阳自转的角速度的标尺。至于不同纬度太阳角速度的不同，那就是后话了。 将两张图片叠加，适当调整好透明度，然后导入AutoCAD，可以很方便地亮出我们需要的几个重要数据。如下面两张图所示。


黑线是黑子所在纬度圈的投影，红色的直角三角形用于确定圆心的位置（斜边中点）。可以发现，黑子几乎就位于赤道面上，其纬度投影与赤道面投影仅相距0.29个单位，忽略不计。此外还有两个用于确定黑子位置的重要数据：黑子所在纬度圈的直径35.04个单位，以及确定两天黑子相对位置的4.09个单位。（上图的标注存在闭合标注的错误，不过为了看得方便，不管了……） 下面是关键的一步，用上面的数据建立黑子在纬度圈上的位置，如下图所示。


图中，在一天的时间内，太阳黑子由A沿逆时针方向运动到B，只要求出A点和B点间弧长对应的圆周角，再除以时间就能够求解出太阳自转的角速度。下面就是简单得令人发指的几何计算了！圆周角<A,B>=arcsin(4.09/(35.04/2))=13.50° 即角速度为w1=13.50°/天周期T1=360°/<A,B>≈26.66天 上面的计算并没有考虑到地球公转的影响，称为太阳自转的会合周期，从WIKI上查得精确值为26.24天，相对误差1.6%。 如果考虑地球的公转，要对角速度w1进行修正。地球的公转周期取365天，黄道面和太阳赤道面的夹角为7°，为了计算简便，忽略上述7°交角的影响，取地球的公转角速度为we=360°/365≈ 0.986°/天。由于地球公转方向和太阳自转方向相同，所以太阳自转的角速度修正为w2=w1+we=14.48(6)°/天，进而求得太阳的恒星自转周期： T2=360°/w2≈24.85天，从WIKI上查得其精确值为24.47天，相对误差为1.0%。 综上，计算得到的太阳自转的会合周期为26.24天，相对误差1.6%； 太阳自转的恒星周期为24.85天，相对误差1.0%。 可见，简简单单的计算还是有相当的精度。如果考虑被忽略的几个影响因素，精度还能够进一步提高。不过，能够得到这样的结果我已经十分满足了！~ 更进一步，由于太阳的表面是流体而非类似地球一样的刚体，其低纬度的自转速度会大于高纬度。如果有位于不同纬度的太阳黑子的连续观测照片，就能够计算得到不同纬度的角速度分布。 此外，6月6日的金星凌日，将有机会借此估算出地球和太阳之间的距离，拭目以待吧，希望到时候能够个好的结果！~ 每次路边天文活动，都会发现许多人有这样的误解：天文观测需要精良的设备，扎实的理论基础，或者天文观测是理科生的专利等种种。其实天文观测并非一定需要多么优良设备，更不是一件多么高深莫测的事情，只要有一颗热爱星空的心，用手边最简单的东西甚至用一双注视星空的眼睛，也能进行非常有趣的观测。作为业余天文爱好者，理解这个宇宙不是我们的追求，我们追求的是享受浩瀚的星空带来的乐趣与震撼。 大多数人的童年，都对美好星空的充满了好奇与向往，都曾在某个满天繁星的夜晚，仰望着璀璨的星空，听着牛郎与织女的故事，思索着星空那头的世界。然而长大了，似乎星空与大多数人越来越远，城市的灯光模糊了我们的视线，生活的压力禁锢了我们的思想。忙忙碌碌于小小的地球之上，错过了130亿光年宽广的星空，岂不可惜？ 还是用康德在《实践理性批判》中的话作为结束吧。 “有两种东西，我们越是经常、越是执著地思考它们，心中越是充满永远新鲜、有增无减的赞叹和敬畏——我们头上璀璨的星空和我们心中崇高的道德法则。”

结束，鸣谢包大人的文章。

叉

额，失败了

包学长是哪届的……？

不知道，按照文章推论应该是今年毕业吧。你肿么也不知道啊？

我对10届以前的很陌生…………