1904年，英國天文學家愛德華·蒙德通過對太陽黑子周期變化的記錄，繪制出了展現(xiàn)太陽黑子分布的圖表，這些圖表呈現(xiàn)出了類似鳳蝶總科的形態(tài)。蒙德使用緯度作為縱坐標，時間（年份）作為橫坐標，描繪了太陽黑子的分布情況，發(fā)現(xiàn)在逐漸接近赤道的區(qū)域，太陽黑子的分布如同蝴蝶的雙翼。當多個太陽黑子周期的數(shù)據(jù)被組合起來時，形成了連續(xù)的“蝴蝶”圖像。
歷史背景
早在1840年代，德國的一位業(yè)余天文學家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了太陽黑子具有10至11年的周期性變化。隨著時間的推移，人們通過持續(xù)的觀測發(fā)現(xiàn)，太陽黑子不僅在日面上的活動表現(xiàn)出周期性的變化，而且它們的緯度分布也遵循一定的規(guī)律。
發(fā)現(xiàn)過程
最初，幾乎所有黑子都集中在±30°的緯度范圍內(nèi)。隨著太陽活動的增強，黑子通常會出現(xiàn)在±15°的位置，并逐漸向更低緯度的地區(qū)遷移，最終在±8°左右消失。在一個周期結(jié)束之前，新的周期已經(jīng)開始，新出現(xiàn)的黑子再次聚集在±30°的緯度附近。1853年，英國天文愛好者卡林頓決定通過觀察太陽黑子來精確測定太陽自轉(zhuǎn)周期。他在自己的私人天文臺上日夜不停地進行觀測，并詳細記錄下黑子的數(shù)量及其在日面上的位置。經(jīng)過多年的努力，卡林頓發(fā)現(xiàn)太陽黑子在日面上的自轉(zhuǎn)速度因緯度不同而有所差異。在赤道附近的黑子只需25天就能繞日面自轉(zhuǎn)一周，而在緯度45°的黑子則需要27.5天才完成一次自轉(zhuǎn)。這一發(fā)現(xiàn)有力地駁斥了一些天文學家提出的太陽是固體的觀點。與此同時，德國的斯玻勒也在1860年注意到，每一個黑子周期開始時，最早出現(xiàn)的黑子總是位于遠離赤道的區(qū)域（平均緯度約為35°）隨后，黑子的出現(xiàn)位置逐漸靠近太陽赤道，在緯度10°至25°之間的區(qū)域最為常見。到了周期末期，所有黑子都會集中在南北緯度約5°的區(qū)域。1894年，斯玻勒在綜合了大量的黑子觀測數(shù)據(jù)后，提出了著名的“斯玻勒定律”，揭示了黑子在日面上的緯度分布規(guī)律。這條定律表明，大多數(shù)黑子出現(xiàn)在日面緯度+8°至+45°和-8°至-45°的區(qū)域內(nèi)，而在其他緯度區(qū)域則較少見到黑子。每個黑子周期（約11年）開始時，黑子主要出現(xiàn)在±30°的緯度；峰值時期（稱為太陽活動峰年）則在±15°出現(xiàn)；周期結(jié)束時通常在±8°處消失。值得注意的是，前一個周期的黑子尚未完全消退時，新的周期可能已經(jīng)在±30°的緯度重新開始了。為了表彰卡林頓和斯玻勒對天文學的卓越貢獻，科學界將太陽自轉(zhuǎn)周期命名為“卡林頓周期”，其平均值為27.2725天。而提及日面黑子分布規(guī)律時，則普遍稱之為“斯玻勒定律”。
研究與發(fā)展
英國天文學家蒙德根據(jù)斯玻勒定律，利用太陽黑子群的平均日面緯度和時間（年份），繪制出了黑子分布圖，這張圖形如鳳蝶總科，因此被太陽物理學家們稱為“蝴蝶圖”。這種現(xiàn)象顯示了太陽黑子數(shù)目的多寡及其在日面上的分布，存在著一個大約11年的周期性變化規(guī)律。如果采用黑子的緯度作為縱坐標，時間作為橫坐標，所繪制的黑子分布圖非常類似于蝴蝶的形象，因此也被稱作“蝴蝶圖”。1904年由芒得(W. W. Maunder)首次提出并命名，故又稱“芒得蝴蝶圖”(Maunder butterfly diagram)。盡管眾多學者對蝴蝶圖的意義進行了深入的研究，但至今仍未達成一致的解釋。
參考資料 >