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太阳已被观测了数千年，但对其活动的系统性和定量记录始于17世纪早期望远镜观测的出现。这些早期观测揭示了太阳磁活动的关键特征，如太阳黑子和光斑。随后仪器和观测技术的进步使研究太阳大气的不同层次成为可能，并促成了众多长期观测项目的建立。这些记录支撑了当前对跨越从几
太阳已被观测了数千年，但对其活动的系统性和定量记录始于17世纪早期望远镜观测的出现。这些早期观测揭示了太阳磁活动的关键特征，如太阳黑子和光斑。随后仪器和观测技术的进步使研究太阳大气的不同层次成为可能，并促成了众多长期观测项目的建立。这些记录支撑了当前对跨越从几天到几个世纪时间尺度太阳变化性的理解。在这篇综述中，研究人员调查了太阳观测的主要长期历史档案及其分析，其中“历史”指跨越约50年或更长时间的数据集。由于许多这些观测是在仪器和对太阳的物理理解都在演变时获得的，其解释面临重大挑战。然而，现代分析方法和改进的定标技术现在允许重新审查和同质化这些遗留数据集，从而能够提取在获取时未被充分利用的信息。研究人员还讨论了从历史观测中得出的主要太阳活动和变化性指标，以及基于这些记录的其他太阳参数重建。
1 引言
太阳作为最近的恒星，是地球系统最主要的外部能量来源。太阳变化性通过多种途径影响地球气候，其中太阳辐照度变化最为关键，耀斑和日冕物质抛射(CME)等瞬变现象则是空间天气的主要驱动因素。太阳活动源于其动态磁场，因此长期高质量的太阳活动记录对评估太阳在气候变化中的作用及减轻空间天气风险至关重要。本文综述了跨越约50年及以上的历史太阳观测档案。
2 空间分辨观测
2.1 基本仪器
日珥分光镜(SHS)仅能观测日面边缘特征；1890年代发明的太阳单色光照相仪(SHG)实现了全日面单色照相；Lyot滤光器(1944)则实现了高节奏成像。记录方式包括目视绘制、表格和照相底片。
2.2 光球观测
白光观测始于17世纪，涵盖黑子与光斑。主要档案包括Kew(1858起)和皇家格林尼治天文台(RGO, 1874-1976)等。窄带光球观测采用Fe I 8688 ?等谱线。1908年Hale首次测量黑子磁场，Mount Wilson自1917年起系统测量，1953年获得首张全日面磁图。
2.3 色球观测
Ca II K线(3933.67 ?)观测始于1892年，Meudon、Kodaikanal等提供了超百年档案，带宽差异(0.15-10 ?)影响采样高度。Hα (6562.79 ?)观测始于1908年，用于暗条、日珥和耀斑研究。Mg II h和k线等其它色球谱线观测较有限。
2.4 日冕观测
白光日冕最初仅在日全食期间可见，1930年代日冕仪发明后实现常规观测。Fe XIV 5303 ?绿线自1930年起持续观测。He I 10830 ?线观测始于1938年，1974年起在Kitt Peak常规监测。
2.5 多波段观测汇编
包括Kodaikanal太阳图(1904-2020)、Meudon综合图(1919-2003)、Wendelstein图(1947-1987)、Fraunhofer研究所图(1956-1973)、国际地球物理年(IGY)图(1957-1958)、McIntosh综合图(1954至今)、Kislovodsk图(1979至今)、《太阳摄影期刊》(1967-1978)等。
2.6 图像处理方法
临边检测常用边缘检测算法；椭圆率校正是关键步骤。光度定标补偿照相底片非线性响应，方法包括定标楔和特征曲线推断。临边昏暗补偿包括一维拟合、二维拟合、中值滤波及混合方法。分割技术用于自动识别谱斑、暗条等特征。
3 太阳活动与变化性指标
3.1 太阳黑子
黑子数是最常用的活动指标，Wolf(1850)提出，国际太阳黑子数(ISNv2)以Wolfer为参考重新定标。群黑子数(GSN)系列中，Chatzistergos等(CEA17)和Usoskin等(UEA21)的非线性非参数方法最为可靠。黑子面积主要来自RGO(1874-1976)和Debrecen档案。
3.2 光球光斑
白光光斑记录较稀少，RGO提供1874-1976年面积数据。极区光斑计数可预测下一活动周强度，Mount Wilson(1906-2006)和Zürich(1887-1920)提供了长期记录。
3.3 色球谱斑
谱斑面积从Ca II K观测中提取，多个研究组已再分析Kodaikanal、Mount Wilson等档案。Chatzistergos等(2020c)结合38个档案制作了1892年至今的综合序列。
3.4 网络区域
网络面积变化通常与活动周同相，但不同研究因分割标准和数据处理差异结果离散，长期趋势仍有争议。
3.5 暗条区域
暗条主要从Hα观测中提取。Chatzistergos等(2023a)分析了15个档案(1909-2022)，制作了综合暗条蝴蝶图。
3.6 日珥
日珥观测始于1870年代。Kodaikanal、Meudon和Kanzelh?he数据组合构建了1906-2018年日珥蝴蝶图，极向迁移特征显著。
3.7 耀斑
首个耀斑于1859年由Carrington发现。Hα耀斑监测始于1930年代，IGY协调了全球高节奏观测。Kleczek(1952)提出Hα耀斑指数。GOES软X射线分类(1975起)提供客观的耀斑活动指标。
3.8 色球发射
Ca II K发射指数和Mg II指数是重要诊断量。Mg II综合序列自1978年起由多卫星观测合成。
3.9 日冕发射
日冕指数(CI)基于Fe XIV 5303 ?绿线强度(1939-2009)，后续结合极紫外(EUV)观测延伸至今。
3.10 太阳射电流量
F10.7指数自1947年起连续测量，是最常用的活动指标之一。日本多个频率射电流量记录始于1950年代。
3.11 太阳辐照度测量
总太阳辐照度(TSI)自1978年起由多台仪器测量，需交叉定标构建综合序列。ACRIM-gap期间(1989-1991)的综合序列趋势差异，最新分析支持该期间TSI无显著增加。
4 重建
4.1 盘积分指标转换
黑子数与黑子面积、谱斑面积等指标间的经验关系通常以线性、二次多项式或幂律描述，可用于延伸记录。
4.2 图像到图像转换
深度学习图像到图像(I2I)方法(如pix2pix、FiLM)已用于波段间转换。Yadav等(2026)建立了不同带宽Ca II K观测间的转换关系。
4.3 磁图重建
Ca II K强度与磁场间存在幂律关系。Chatzistergos等(2019d, 2021, 2025a)利用13个档案重建了无符号磁图。深度学习也被用于从黑子图重建视线方向(LOS)磁图。
4.4 辐照度重建
模型分为经验模型和物理半经验模型。长期TSI重建面临光斑信息缺失的挑战，蒙德极小期以来趋势存在约一个量级的不确定性，当前多数模型支持增幅小于1 W m
-2。Ca II K观测对改进长期趋势估计具有重要潜力。
5 结论
历史太阳观测对理解长期太阳变化性至关重要。现代分析和定标技术使遗留数据集能够被重新评估和同质化。保护和数字化剩余历史档案是当务之急。
