MATLAB太阳黑子活动周期
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• 一、测前准备 • （1）观测纸：印有日本威信公司生产的太阳观测网格图，观测者根据当日的B0、P值选择，
共有八种（在下文中介绍）。 • （2）描图纸：印有与观测纸网格图同样大小稀疏网格图（直径为10厘米，B0=0度，P=0度）
，也可以用白而薄的纸（纸上有直径10厘米的圆） • （3）天顶棱镜：若使用的太阳投影板平面与镜筒平行，需使用天顶棱镜改变光路。 • （4）目镜：不能使用胶合目镜，用惠更斯目镜较为合适。不能使用高倍目镜。 • （5）滤光片：ND中性滤光片，有ND2、ND4、ND8多种。 • （6）天文普及年历：观测当天的B0、L0、P值都需从当年的天文年历中查得。 • （7）常用的工具：铅笔、手表、红黄彩笔、尺、圆规、投影仪、小磁铁或夹子。
连续的函数 • DFT是有限长序列的离散傅里叶变换，是对其DTFT的等间隔抽样，是
离散的频谱 • DFT是DFS的主值序列，是非周期的。而DFS是DTFT的频域内的抽样。 • FFT是DFT的一种高效快速算法，也称作快速傅里叶变换。
离散傅立叶变换（DFT）
• 公式
• 这一对式子，左、右两边都是离散的，有限长，因此可方 便地用来实现频谱分析。
• 3、装上、目镜、投影板，调好焦距，将描图纸固定在投影板上（我们用 小的吸铁石或夹子），上下移动板，使太阳的像与描图纸上的圆面等大 。
• 4、不要跟踪太阳，选择一颗小而清楚的黑子，观察其在描图纸上的视运 动轨迹，确定东西线。
• 5、若使用网格图来描点，只需旋转描图纸，使黑子的视运动轨迹方向（ 太阳的东西线方向）与描图纸中的纬线平行。使用白纸只需在数据分析 时画出东西线即可。
• 8、描图时要迅速，手不要压屏，头不要碰目镜。
• 9、其他黑子的描图需按以下步骤进行： • ①黑子需自西向东描。 • ②先描黑子半影，后描本影。 • ③先描前导黑子，后描后随黑子。 • 10、描出光斑。
• 11、记录描图结束的时间，以描图开始结束时间的中间时刻， 记为描图时间。
数据
• 见附表 • 太阳黑子的活动呈现周期性变化的，沃尔夫(R.Wolfer)根据
• 2．光斑是在太阳光球层的东西边缘，往往出现一些比光 球的背景更明亮的区域，这就是光斑。光斑常伴随日面边 缘的黑子一起出现，也存在着11年的周期。
• 观测的方法：太阳观测有几种不同的方法。我们暂时只选 用投影观测，以后进行照相观测。下面的内容中将重点介 绍一下投影观测，简要说明照相观测。
• 投影观测
如何观测
• 一般的光学望远镜主要是观测太阳光球层的活动现象：黑子、耀斑和米 粒组织。我们主要观测黑子和耀斑。
• 1．太阳黑子是光球上最明显的活动，在日面的形成、发展、消失、形态 、多少、大小和分布等，都有一定的规律。黑子在日面上的东西分布是 不对称的——东半球比西半球多，并且集中分布在日面中纬度区域。较完 整的黑子是由本影和半影组成，中间深黑色的部分叫本影，四周暗淡的 部分叫半影。另外大多数黑子都成群出现，多是沿东西方向分布着。一 群中，西边较大的黑子叫前导黑子，东边较大的黑子叫后随黑子。就太 阳整体而言，黑子活动有大约11年的周期变化。
• 6、 确定日面坐标方向 • ① 若投影板与镜筒平行，由于描图纸上的像是经过折射镜和棱镜两次改
变光路得到的，故太阳黑子视运动方向恰与日面坐标中的东西走向大体 一致，再按“上北下南，左西右东”，日面坐标方向就确定了。
• ② 若投影板与镜筒垂直，由于只经过一次改变光路，方向完全相反：按 上南下北，左东右西。即可确定日面坐标方向。
• 7、把投影相和描图纸的圆对齐并开始跟踪，在日面上找一颗形状较为规 则的大黑子，适当调整望远镜的赤经、赤纬旋钮，当投影日面与描图纸 上的圆重合时迅速描下该黑子的位置，其他黑子就可以以它为主参照黑 子定位。另外边看边记黑子群数、个数、形态、位置等。 此时要对照前 一天的黑子描点图，并确定出黑子群的类型（采用苏黎式分类法）
• 但使用时，一定要想到，它们均来自DFS, 即
• x（n）和 X（k）都是周期的！
• FFT是一种DFT的高效算法，称为快速傅立叶变换（fast Fourier transform）。FFT算法可分为按时间抽取算法和按 频率抽取算法，先简要介绍FFT的基本原理。从DFT运算开 始，说明FFT的基本原理。
• 黑子的活动周期为11年，活跃时会对地球的磁场产生影响，主 要是使地球南北极和赤道的大气环流作经向流动，从而造成恶 劣天气，使气候转冷。严重时会对各类电子产品和电器造成损 害。
• 太阳黑子虽然颜色较"深"，但是在观测情况下，与太阳耀斑同 样清晰显眼。天文学家把太阳黑子最多的年份称为“太阳活动 峰年”，太阳黑子最少的年份称为“太阳活动谷年
太阳黑子的活动周期研究
• 班级：电控研14-2 • 姓名：庆春
太阳黑子（太阳的暗黑斑点）
• 太阳黑子（sunspot）是在太阳的光球层上发生 的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明 显的。一般认为，太阳黑子实际上是太阳表面 一种炽热气体的巨大漩涡，温度大约为30004500℃。
• 因为其温度比太阳的光球层表面温度要低1000到2000摄氏度（ 光球层表面温度约为6000摄氏度），所以看上去像一些源自文库暗色 的斑点。太阳黑子很少单独活动，通常是成群出现。
在过去的288年(1700年~1987年)间每年太阳黑子出现的数 量和大小的观测数据推算出11年的周期规律。
数据处理
• 离散时间信号的傅里叶变换 • Discrete Time Fourier Transform, DTFT • DFS是周期序列的离散傅里叶级数 • DTFT是非周期序列的傅里叶变换，称离散时间傅里叶变换，其频谱 是
• （8）带上前一天的描点图。
• 1、将望远镜极轴大致对准北极，镜筒指向太阳，观察镜筒的影子，当影 子最小时，说明太阳已经大致对好。
• ！！！请注意，千万不能用眼睛通过望远镜直接寻找太阳，寻星镜也最 好不要加装。
• 2、记录透明度、宁静度、云量、描图开始时间等观测背景数据。关于宁 静度和透明度的规定是这样的：范围是0-5最好是5，最差是0，一般都要 在2.5以上才可以观测。宁静度与风有关，一般4级以下可以定为3。透明 度与污染等有关，取值看经验了。
共有八种（在下文中介绍）。 • （2）描图纸：印有与观测纸网格图同样大小稀疏网格图（直径为10厘米，B0=0度，P=0度）
，也可以用白而薄的纸（纸上有直径10厘米的圆） • （3）天顶棱镜：若使用的太阳投影板平面与镜筒平行，需使用天顶棱镜改变光路。 • （4）目镜：不能使用胶合目镜，用惠更斯目镜较为合适。不能使用高倍目镜。 • （5）滤光片：ND中性滤光片，有ND2、ND4、ND8多种。 • （6）天文普及年历：观测当天的B0、L0、P值都需从当年的天文年历中查得。 • （7）常用的工具：铅笔、手表、红黄彩笔、尺、圆规、投影仪、小磁铁或夹子。
连续的函数 • DFT是有限长序列的离散傅里叶变换，是对其DTFT的等间隔抽样，是
离散的频谱 • DFT是DFS的主值序列，是非周期的。而DFS是DTFT的频域内的抽样。 • FFT是DFT的一种高效快速算法，也称作快速傅里叶变换。
离散傅立叶变换（DFT）
• 公式
• 这一对式子，左、右两边都是离散的，有限长，因此可方 便地用来实现频谱分析。
• 3、装上、目镜、投影板，调好焦距，将描图纸固定在投影板上（我们用 小的吸铁石或夹子），上下移动板，使太阳的像与描图纸上的圆面等大 。
• 4、不要跟踪太阳，选择一颗小而清楚的黑子，观察其在描图纸上的视运 动轨迹，确定东西线。
• 5、若使用网格图来描点，只需旋转描图纸，使黑子的视运动轨迹方向（ 太阳的东西线方向）与描图纸中的纬线平行。使用白纸只需在数据分析 时画出东西线即可。
• 8、描图时要迅速，手不要压屏，头不要碰目镜。
• 9、其他黑子的描图需按以下步骤进行： • ①黑子需自西向东描。 • ②先描黑子半影，后描本影。 • ③先描前导黑子，后描后随黑子。 • 10、描出光斑。
• 11、记录描图结束的时间，以描图开始结束时间的中间时刻， 记为描图时间。
数据
• 见附表 • 太阳黑子的活动呈现周期性变化的，沃尔夫(R.Wolfer)根据
• 2．光斑是在太阳光球层的东西边缘，往往出现一些比光 球的背景更明亮的区域，这就是光斑。光斑常伴随日面边 缘的黑子一起出现，也存在着11年的周期。
• 观测的方法：太阳观测有几种不同的方法。我们暂时只选 用投影观测，以后进行照相观测。下面的内容中将重点介 绍一下投影观测，简要说明照相观测。
• 投影观测
如何观测
• 一般的光学望远镜主要是观测太阳光球层的活动现象：黑子、耀斑和米 粒组织。我们主要观测黑子和耀斑。
• 1．太阳黑子是光球上最明显的活动，在日面的形成、发展、消失、形态 、多少、大小和分布等，都有一定的规律。黑子在日面上的东西分布是 不对称的——东半球比西半球多，并且集中分布在日面中纬度区域。较完 整的黑子是由本影和半影组成，中间深黑色的部分叫本影，四周暗淡的 部分叫半影。另外大多数黑子都成群出现，多是沿东西方向分布着。一 群中，西边较大的黑子叫前导黑子，东边较大的黑子叫后随黑子。就太 阳整体而言，黑子活动有大约11年的周期变化。
• 6、 确定日面坐标方向 • ① 若投影板与镜筒平行，由于描图纸上的像是经过折射镜和棱镜两次改
变光路得到的，故太阳黑子视运动方向恰与日面坐标中的东西走向大体 一致，再按“上北下南，左西右东”，日面坐标方向就确定了。
• ② 若投影板与镜筒垂直，由于只经过一次改变光路，方向完全相反：按 上南下北，左东右西。即可确定日面坐标方向。
• 7、把投影相和描图纸的圆对齐并开始跟踪，在日面上找一颗形状较为规 则的大黑子，适当调整望远镜的赤经、赤纬旋钮，当投影日面与描图纸 上的圆重合时迅速描下该黑子的位置，其他黑子就可以以它为主参照黑 子定位。另外边看边记黑子群数、个数、形态、位置等。 此时要对照前 一天的黑子描点图，并确定出黑子群的类型（采用苏黎式分类法）
• 但使用时，一定要想到，它们均来自DFS, 即
• x（n）和 X（k）都是周期的！
• FFT是一种DFT的高效算法，称为快速傅立叶变换（fast Fourier transform）。FFT算法可分为按时间抽取算法和按 频率抽取算法，先简要介绍FFT的基本原理。从DFT运算开 始，说明FFT的基本原理。
• 黑子的活动周期为11年，活跃时会对地球的磁场产生影响，主 要是使地球南北极和赤道的大气环流作经向流动，从而造成恶 劣天气，使气候转冷。严重时会对各类电子产品和电器造成损 害。
• 太阳黑子虽然颜色较"深"，但是在观测情况下，与太阳耀斑同 样清晰显眼。天文学家把太阳黑子最多的年份称为“太阳活动 峰年”，太阳黑子最少的年份称为“太阳活动谷年
太阳黑子的活动周期研究
• 班级：电控研14-2 • 姓名：庆春
太阳黑子（太阳的暗黑斑点）
• 太阳黑子（sunspot）是在太阳的光球层上发生 的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明 显的。一般认为，太阳黑子实际上是太阳表面 一种炽热气体的巨大漩涡，温度大约为30004500℃。
• 因为其温度比太阳的光球层表面温度要低1000到2000摄氏度（ 光球层表面温度约为6000摄氏度），所以看上去像一些源自文库暗色 的斑点。太阳黑子很少单独活动，通常是成群出现。
在过去的288年(1700年~1987年)间每年太阳黑子出现的数 量和大小的观测数据推算出11年的周期规律。
数据处理
• 离散时间信号的傅里叶变换 • Discrete Time Fourier Transform, DTFT • DFS是周期序列的离散傅里叶级数 • DTFT是非周期序列的傅里叶变换，称离散时间傅里叶变换，其频谱 是
• （8）带上前一天的描点图。
• 1、将望远镜极轴大致对准北极，镜筒指向太阳，观察镜筒的影子，当影 子最小时，说明太阳已经大致对好。
• ！！！请注意，千万不能用眼睛通过望远镜直接寻找太阳，寻星镜也最 好不要加装。
• 2、记录透明度、宁静度、云量、描图开始时间等观测背景数据。关于宁 静度和透明度的规定是这样的：范围是0-5最好是5，最差是0，一般都要 在2.5以上才可以观测。宁静度与风有关，一般4级以下可以定为3。透明 度与污染等有关，取值看经验了。