海耳与黑子磁场

美国天文学家海耳（1868～1938）1890 年毕业于美国麻省理工学院，后任芝加哥大学天体物理学副教授。为了研究日面结构，海耳设计了太阳单色光照相仪，这种仪器的特点是只允许太阳光谱中某种波段的光通过。1892 年他成功地拍摄了太阳单色像。

为了深入开展研究太阳的工作，海耳迫切需要一架大型望远镜，但他实在缺乏这方面的费用。当时一位名叫叶凯士的金融家在海耳游说下，赞助了这项开支。这位金融家为制造新望远镜和建筑天文台支付的款项总额，竞达到了 34.9 万美元。天文台即用他的名字命名——叶凯士天文台。当时一位望远镜技师为海耳磨制了口径达 1 米的透镜，重达 230 千克。整个望远镜子 1896 年安装在叶凯士天文台。迄今为止，它依然是世界上最大的折射望远镜。

1908 年，海耳用氢红色光（波长为 6563 埃）拍得一张单色光太阳照片，发现照片上的黑子周围有漩涡状结构。后来，他又几次发现这种现象。当时海耳把它叫做“日面漩涡”。观测发现，在一个黑子群中一般有两个主要黑子，按太阳自转方向，在黑子群西部首先出现的称为前导黑子，随后出现的黑子称为后随黑子。这种漩涡现象在这样一对黑子附近出现的时候，很像马蹄形磁铁附近的铁屑分布情况。由此海耳推断太阳黑子可能具有很强的磁场。

后来，海耳测得太阳黑子磁场强度约三四千高斯（地球磁场不足 1 高斯）。这是人类第一次测量到地球以外天体的磁场。

从那以后，天文台开始对于黑子的磁场作经常性的观测。大量的观测结果说明，每个黑子都具有磁场。像地球有磁北极和磁南极那样，太阳黑子也有两个极（N 和 S）。如果前导黑子是 S 极，后随黑子就是 N 极。观测表明，太阳南北半球的黑子群的前导黑子所带的极性恰好相反。在一个太阳黑子周中，如果原来北半球的前导黑子是 N 极，过了约 11 年后，会改变为 S 极。海耳于 1919 年指出，太阳活动的真正周期不是 11 年而是 22 年。现在人们称

22  年这个周期为太阳黑子的磁周期。

关于太阳磁场的起源，至今仍是一个未解之谜。

太阳磁场是非常复杂而又活跃的。通常在太阳上观测到的是双极磁场，

但是也意外地发现有单极区。在太阳上谈不上有很大数值的统一固定的磁场，这是因为太阳内部和表层的物质都在不断地发生强烈的运动，其中包括复杂的太阳磁场活动。“漩涡”状的黑子磁场只是其中一种表面现象而已。