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太陽照片裡的“北方”,為什麼不一定在畫面正上方?

太陽自轉軸有自己的傾斜,日面也有像地球經緯線的座標。

太陽與地球

分析太陽照片時,你需要知道哪一邊是太陽北極、圓盤中心對著哪條日面經線。我們先給一個數字太陽畫上經緯線,再放一個假想斑點,看同一個日面位置何時轉到正面或背面。

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先猜一下

太陽的北極方向,始終與照片的天北方向完全一致嗎?

查看答案與解釋

不一定 — 太陽自轉軸相對天球北向會傾斜,用P描述。

再把體驗和科學連結起來

先區分天北和太陽北極

畫面上方固定為天北,金色軸標示太陽自轉軸。 P表示二者的夾角。

P = x + y

我們有時會略看向太陽北面或南面

B0為圓盤中心日面緯度,正值表示太陽北極稍微朝向地球。它不是地球觀察者的緯度。

sin B₀ = sin(λ−K) sin I

經線隨太陽轉過正面

L0給出目前正對地球的日面經度。斑點放在固定經緯度,只有在可見半球才畫出來。

L₀ = η − θ(歸一化)

給自轉週期編號

卡林頓經度定義採用固定25.38天恆星週期;對應的平均會合週期約27.2752天。開始時刻仍有周期修正。

JDE ≈ 2398140.2270 + 27.2752316 C + 週期修正

P是太陽自轉軸在天空的位置角,B₀是日面中心緯度,L₀是中央經度。三者描述不同方向;先計算日期相關的軸與節點方向,再歸一化經度。卡林頓週起點另有周期修正。

試一試

固定斑點經緯度,改變日期。亮點只有轉到面向地球的半球才顯示;太陽北極軸相對天北也會傾斜。

動手看一遍 →

符號不用背

P
太陽北極方向相對天北,向東為正
B₀
圓盤中心的日面緯度
L₀
圓盤中心的卡林頓日面經度
C
卡林頓自轉週整數編號

演算法、精確度與適用範圍

實現第29章P、B0、L0以及29.1/29.2的卡林頓自轉週開始時刻。輸入按第25章附錄III earthVSOP地球幾何黃經+180°,減20.4898″/R得到不含章動的太陽視黃經;P再使用含章動黃經和真黃赤交角。與原書及AA+一致,這一路線沒有混入太陽FK5緯度校正或首頁星曆。原書29.a從UT29秒,到TD29. b輸出JDE,若換UT另減51秒。

我的理解檢查

B0是地球觀察者所在的緯度嗎?

不是,是太陽圓盤中心的日面緯度 — 它描述我們看向太陽表面的位置。

斑點轉到背面後,圖上應該怎樣?

隱藏並說明在背面 — 被太陽自身擋住的半球不能直接看到。

本課斑點是即時太陽黑子資料嗎?

不是,是固定日面位置的實驗標記 — 真實黑子會演化,太陽也有差異自轉,本課只計算觀測幾何。

先確定太陽軸怎樣傾斜、哪一條經線朝向地球,再解釋日面影像中的位置。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 29 章

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