她是一名业余天文学家，却成为历史上最伟大的太阳观测者之一小山久子与太阳黑子的故事"

作者：SARAH LASKOW

翻译：yangfz

审校：山寺小沙弥

二战以前，在东京的某个夜晚里，当小山久子抬头望向天空时，她看到了一颗流星。虽然只是一个转瞬即逝的过程，而且有的人会错过它或者某些人很快就忘记它。但对于小山久子来说，流星划过的印象是一种激励。即使没有经过正式的训练，她仍然继续努力成为一名天文学家，而且只观察一颗恒星——太阳，这样的奉献精神即使在过去的400年里也极少人有。她每天观察太阳黑子，并且将观察到的用手绘制下来，这些绘制保存下来的记录是可以说是有史以来最为严谨和有价值的太阳活动记录之一，而且也是她成为与伽利略并称为严谨且专注的天体观测者。

“她那平凡但却伟大的工作，40多年来一直被不断地应用，可以说是非凡了，”来自科罗拉多大学博尔德分校，专注于航天工程研究的教授Delores Knipp这样评价她，这位教授是一篇发布在新太空气象报告关于小山久子的工作与生活的文章的主要作者。

小山于1947年4月5日绘制的20世纪规模最大的太阳黑子活动。

来源：国家自然科学博物馆

在战争的黑夜里，小山开始了她的观测。当空袭警报声响起时，她会躲在室外的一个蒲团床垫的盖子下。在城市的灯光熄灭后，她会仰望此时的星空，然后在手电筒的微弱灯光下描绘出天上的星图。她的父亲给了她一个直径为36mm的望远镜，她于1944描绘出了她的第一幅太阳黑子素描画，并将其发送东方天文协会。（她本想观测月球，但碍于望远镜的性能，她无法描绘出月球的细节）

由于她的丈夫死于战争中，且她受到该协会太阳能部门主席的鼓舞，小山于1946年开始在东京科学博物馆（现称为国家自然科学博物馆）使用直径为20cm的折射望远镜记录太阳活动。把太阳的图像投射到一张纸上，她注意到太阳的表面上点缀着黑色的太阳黑子。她很快就成了博物馆的工作人员，在接下来的四十年中，每周她都花几小时观测太阳，当云层没有遮蔽视线的时候，她就会观测太阳并描绘出一些点。

小山的画优雅且细节清晰。Knipp说：“太阳黑子的核心非常黑。围绕着那些颜色比较浅的纤维，就像有一些等离子体线将这些太阳黑子的核心连接到其他区域。在很多情况下，她都能捕捉到这些特征。”当然，最有价值的还是她作品的连贯性。

1973年从太空中捕获的太阳耀斑

来源：NASA

太阳黑子是太阳磁场的产物。它们所在的位置是磁场活动减弱了热量传递的地方，太阳表面的温度已经从5780K减弱到3000~4000K。经过大约11年的漫长周期，这些斑点在不同的纬度有着不同的浓度，慢慢的接近太阳的极点，并向赤道行进。记录这些黑点的出现和消失需要观测者的一些判断。太阳黑子一般以成群的黑点出现，这些黑点表示的是磁场最强的区域，往往被半影包围着。每个观测者都有自己的计算黑点和星团的方法，特别是随着技术的发展，望远镜可以观测到太阳表面更加微小的细节。比如，运用17世纪的技术观测到的黑点，用20世纪的技术观测，你会发现那些黑点其实是黑点群。

小山的伟大成就来自于她的观察结果的可靠性。40多年来，她创造了超过10,000幅关于太阳变化的图画。在这些所有的记录里，她始终遵循同样的标准进行计数，并在地球上的同一地点观察采集数据，这些图画里大多数甚至是用同一台望远镜辅助创作的。她的这些记录如此全面，以至于她能手工绘制出太阳黑子运动时留下的形似蝴蝶的轨迹。她的代表作，三只半蝴蝶，就是几十年来太阳黑子运动观察到的数据。

1960年11月15日由小山绘制的太阳黑子。

来源：国家自然科学博物馆

想看到太阳黑子，人们必须寻找到它的藏身之处，并用一个可以遮挡太阳耀眼光芒的镜头来揭示隐藏在此处的东西。即使它们对地球有影响，我们大多数人不会在寻找太阳黑子上花很多时间，很多人甚至都不关心。小山的同事们觉得她所完成的工作十分重要，于是鼓励她出版著作，于是乎就有了1985年出版的《1947-1984太阳黑子观察》。但即使在天文学领域，这样的成就似乎没有什么值得庆祝的。2015年，当Knipp第一次在幻灯片上看到这些图片时，她惊呆了。她从来没有见过这样的照片，这些来自于一个女太阳观察员画的太阳黑子。 “我怎么能不知道呢？”她想。怎么会是这样的惊喜呢？

屏幕上出现的那些一闪而过的图片给她留下的印象并非是稍纵即逝的，这些图片反而让Knipp慢慢拼凑出小山这一生的记录。她询问她的日本同事关于这张图片的作者信息，然而只有一位退休的科学家（为数不多的一位地球科学学院的女科学家）知道小山的信息。在空间天气报的合作者刘惠新和Hisashi Hayakawa的帮助下，Knipp开始收集研究，她发现，她可以更加清楚的描述关于小山的故事。太阳黑子的观测地点在Knipp联合任命的一个图书馆，而小山在业余天文学期刊中发表的文章留下了线索。Knipp和她的同事将这些线索组织在一起，勾勒出一幅关于小山一生的更完整的画面。

1973年6月10日的太阳爆发，在天空实验室2任务期间获得的一个光谱图

来源：NASA

因为小山是一个业余的天文学家，没有高等学位或者推动天文学理论的工作，所以在天文学界，小山的观测记录要比其他人少得多。Knipp说：“正常情况下，我们发现女性的声誉不如男性，这可能使当时的情况更加恶化。当你把种种因素考虑进去后，你会发现，虽然她已经去世20年，这段历史是惨淡的光芒。”

越熟悉小山的作品的人，就会对这些作品越发钦佩。她的一个天文协会的同事于20世纪70年代写到：“她是一个非常有名的太阳黑子观测者。”2001年，国家自然科学博物馆已经将她的黑子图画数字化，并上传到网上供天文爱好者下载。最近，一支致力于重建和规范1610年至今的太阳黑子记录的科学家小组选择了她的观察结果作为他们工作的主干之一，这些工作是一个人在尽可能长的一段时间内做出的高质量的工作，甚至可以作为规范来衡量其他人的观测结果。上文中提到的幻灯片的制作者就是这个小组中的一员。Knipp说：“他将小山的名字与伽利略、海因里希·施瓦贝等为太阳黑子的观测活动做出巨大贡献的人放在一起。”这是她觉得小山应该值得科学界的认可的一个迹象。

当我们睁大眼睛观察这个世界，观察一颗流星，发现一个长期被忽视的女人时，我们也许会受到一些启示。正如小山在她的第一篇文章中写到的那样：“每当我想到自然界不知道何时会给我们带来不寻常的事物时，我就无法停止观测。”

原文链接：

http://www.atlasobscura.com/articles/sunspots-japanese-amateur-astronomer-sun-science

本文转载自公众号“中科院物理所”（ID：cas-iop）

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