柯达卡纳尔太阳天文台自1904年起记录太阳，1909年1月它的光谱揭示了埃弗谢德效应

柯达卡纳尔太阳天文台位于泰米尔纳德邦帕拉尼山中，海拔2,343米。运营它的印度天体物理研究所（IIA）说，从1904年起，这里就用一台6英寸望远镜拍摄太阳的白光照片。研究所称其成果是最长的太阳连续数据序列之一。1909年1月，同一处的一台摄谱仪记录到太阳黑子的气体越过黑子外环向外流动，约翰·埃弗谢德（John Evershed）写道，据他所知这种运动此前没有被观测到。这就是埃弗谢德效应。

天文台1899年4月1日成立，2025年印度邮政把它有两个圆顶的主楼印上了纪念邮票。

一个委员会、一座山，和从马德拉斯迁来的设备

这个想法来自马德拉斯（今金奈）。IIA的历史页面说，当地的政府天文学家诺曼·波格森（Norman Pogson）1882年提出，要对太阳和恒星做照相与光谱观测，需要在南印度的一处山间避暑地设一台20英寸望远镜。波格森1891年去世，查尔斯·迈克尔·史密斯（Charles Michie Smith）接管了马德拉斯天文台。

据同一页面，1893年，一个由开尔文勋爵（Lord Kelvin）担任主席的高级委员会建议在柯达卡纳尔建一座太阳天文台，看中的是它位置偏南、无尘、海拔高。设备和人员从1895年开始自马德拉斯迁来，天文台1899年4月1日成立。常规的太阳观测在1900年代初开始。

开启这份记录的仪器

这份长序列靠两件仪器支撑。IIA的仪器页面说，1898年从马德拉斯运上山一台小型折射镜用于目视观测太阳，1903年8月开始直接拍摄太阳。这台望远镜后来换上了6英寸镜头，新的6英寸版本1912年7月31日开始运行。同一页面说，每张照片曝光约千分之一秒的快门，至今仍按同样的原理用于每天的拍摄。

报道邮票发行的Deccan Herald对这台6英寸望远镜给出了另一种来历：1850年安装在马德拉斯，1898年改装，1900年架设在柯达卡纳尔。两种说法一致的是，这台仪器来自马德拉斯。

第二件仪器是太阳单色光照相仪（spectroheliograph），用一种窄波段的颜色合成太阳的图像。IIA的历史页面说，它1902年向剑桥科学仪器公司（Cambridge Scientific Instrument Company）订购，1904年运到，按这类仪器的发明者乔治·埃勒里·黑尔（George Ellery Hale）的设计制造。调到Ca II K线（电离钙的紫色吸收线，波长393.37纳米）时，它显示出称为谱斑（plage）的亮斑，这些亮斑标志着磁活动。换一种配置，同一台仪器还在656.3纳米的红色氢阿尔法线上拍摄太阳。IIA说，它的数据覆盖1904年至2007年。

IIA的数据页面列出了三个数字化序列的起始年份：白光从1904年，Ca II K从1907年，氢阿尔法从1912年。历史页面补充说，1904年至1914年间记录了近6万个日珥，即太阳边缘发光的气体弧。

1909年1月7日：显示出弯曲谱线的底片

约翰·埃弗谢德到柯达卡纳尔时是台长的助手。F. J. M. 斯特拉顿（F. J. M. Stratton）为他写的皇家天文学会讣告说，他是1906年在当时的印度天文台总监吉尔伯特·沃克（Gilbert Walker）的提议下获得任命的。IIA的D. C. V. 马利克（D. C. V. Mallik）在《Resonance》杂志上写道，他来到柯达卡纳尔是在1907年，出任台长是在1911年。

埃弗谢德的论文《Radial Movement in Sun-spots》（太阳黑子中的径向运动）1909年发表在《皇家天文学会月报》上，落款是2月6日于柯达卡纳尔。他用的是罗兰平面光栅（Rowland plane grating），一块把阳光展开成光谱的刻线玻璃板，用的是它的四级和五级。光谱中的暗线叫夫琅禾费线，朝向或远离观测者运动的气体会使它们的波长略有偏移。

摄谱仪的狭缝穿过黑子的地方，谱线与相邻太阳表面的谱线相比略有弯曲。埃弗谢德写道，第一张清楚显示这一点的底片是1909年1月7日曝光的。在这张底片上，黑子半影（暗核周围较亮的纤维状环）两侧的谱线偏移了0.027埃，埃是百亿分之一米。埃弗谢德把它换算成：一侧的气体以每秒0.85公里的速度远离，另一侧以同样的速度靠近。

从150张光谱到径向流动

埃弗谢德最初的解读是，半影中的气体作为整体绕黑子中心旋转。随后他对此做了检验。论文里他报告了1月7日以来拍摄的约150张光谱，涵盖北半球的七个黑子和南半球的四个。当黑子位于日面中心10度以内时，偏移消失，在离中央子午线30至50度之间最强。当狭缝与指向日面中心的方向成直角穿过黑子时，没有出现偏移。

这些结果与一种从黑子中心向外、平行于太阳表面的流动相符，排除了漩涡。埃弗谢德还利用定天镜（追踪太阳的反射镜）里日像一天中的转动，找出了偏移消失的那条线。他七次测定的表格，平均与日面中心的方向相差90度，这正是向外流动所要求的。

他测到的最大偏移是0.040埃，对应的是中央子午线以西40度的一个黑子，他把它换算成在半影外缘沿太阳表面每秒1.9公里的运动，那里离黑子中心约32,000公里。他指出这与乔治·埃勒里·黑尔发现的黑子中的塞曼效应（磁场使谱线分裂）有冲突，后者似乎要求环形运动。他还列出一个未能解释的困难：流动似乎向外加速，然后在半影边缘突然停止。

斯特拉顿的讣告补充说，埃弗谢德1915年当选皇家学会会员，1918年获皇家天文学会金质奖章，主要就是因为这项工作。讣告还把这一运动描述为：在形成暗线的反变层中向外加速，在更高的色球层中向内。

如今的埃弗谢德效应是什么样子

马利克称它是首次成功观测到一个复杂磁流体动力学过程的速度场，磁流体动力学指的是被磁场贯穿的导电气体的行为。IIA的博物馆页面说得更进一步，称它是首次对等离子体与磁场相互作用的天体物理观测，这一说法是研究所自己的。

K. Ichimoto和日本“日出”卫星（Hinode）太阳光学望远镜团队2009年的一份综述说，该望远镜把这股流动分辨成磁场接近水平的窄通道。它报告的流速接近太阳表面的声速，热气体在每条通道的内端上升，在外端下沉。同一篇论文说，对半影精细结构的物理起源仍没有共识。

一个世纪的底片，扫描之后

底片和胶片是这份记录的另一半。IIA说，历史照片已经数字化，可以通过设在大学间天文学与天体物理中心（IUCAA）的公共门户获取。研究所2024年4月2日的新闻稿称，这个库有1.2 lakh（12万）张数字化的太阳图像。

Ca II K底片被扫描过不止一次。恰兹斯特戈斯（Chatzistergos）等人介绍了三次数字化，其中只有后两次覆盖了整个日面。较早的一次是马卡罗夫（Makarov）等人2004年做的，涵盖1907年至1999年的22,158张照片，为8位图像。较晚的一次是普里亚尔（Priyal）等人2014年做的，涵盖1904年至2007年的48,928张照片，为16位图像，用4096乘4096像素的相机拍摄。这个起始年份比IIA数据页面上的1907年早三年，来源没有解释这个差别。普里亚尔团队说，扫描是在温度和湿度可控的房间里进行的。2019年的论文得出结论，16位扫描比之前的有所改进。

不同团队分析新扫描件得出的结果彼此不同，恰兹斯特戈斯等人还发现两次数字化里的观测时间都有计时误差。有些问题在两次数字化中都出现，作者认为这说明问题来自底片本身。IIA 2025年的一则研究亮点介绍了对1907年至1996年Ca II K图像的重新处理，涵盖第14至22太阳活动周，其中里格尔型周期（谱斑和网络面积的短暂反复摆动）在每个周期、两个半球都显著。

天文台还保存了手绘图。B. 拉文德拉（B. Ravindra）等人2020年的论文说，黑子观测始于1905年，天文台藏有跨越十个太阳活动周的111年绘图，每六个月装订成一册。他们的计数比皇家格林尼治天文台低约40%，所以把柯达卡纳尔的数字归一到格林尼治序列上。

天文台如今做什么

这份记录由更新的仪器继续写下去。IIA列出了2014年10月安装的一台氢阿尔法望远镜，一台2008年2月至2012年用Ca II K和白光给太阳成像的双子望远镜，以及WARM望远镜，后者自2016年1月起拍摄全日面图像，自2017年2月起装有Ca II K滤光片。一台带有60米地下隧道的太阳塔式望远镜用于光谱观测。

射电方面的工作从1952年的一台100 MHz干涉仪开始，IIA称这是印度最早的太阳射电观测。1955年安装了电离层探测仪，它用无线电脉冲探测高层大气。M. K. 维努·巴普（M. K. Vainu Bappu）1960年出任台长，IIA的历史页面说，1977年他在班加罗尔创办IIA时，柯达卡纳尔的大部分天文学家都搬到了那里。

地面上的这份记录如今有了太空中的伙伴，即ISRO的Aditya-L1，IIA还运营着拉达克的汉勒高海拔天文台。

参观

IIA的页面（2026年10月28日查阅）说，天文台距柯达卡纳尔镇4公里。最近的机场是130公里外的马杜赖，最近的火车站是80公里外的柯达卡纳尔路站（Kodaikanal Road）。博物馆页面说，天文博物馆离大门400米，每天开放，含政府假日，开放时间为9:30至12:00和14:00至16:30，晚上6:30至7:30有夜间观星。参观页面最后更新于2024年11月，要求团体至少提前15天提交表格，给出的周日开放时间是9:00至13:00，在校园内最多停留90分钟。两个页面给的时间不同，出行前请先向天文台确认。

邮票2025年5月16日在班加罗尔的IIA发行，上面还印有2024年5月6日在柯达卡纳尔拍摄的一张太阳图像。