太阳光球磁场自转研究

发布时间：2018-07-16 16:55

【摘要】：早在十七世纪,人们在观测太阳黑子时,就发现了太阳自转现象的存在。而对于太阳光球磁场自转的研究则是在有持续的磁图数据观测之后。太阳磁场在太阳上各种各样现象的存在和变化中起着关键的作用。太阳磁场是太阳活动的本质原因,在太阳发电机理论中,弱的极向磁场转化为强的环向磁场的过程,离不开较差自转的作用。对太阳磁场自转速度变化的研究,有利于理解太阳活动的物理本质。本文主要研究太阳光球磁场的自转,包括自转的纬度变化轮廓、随时间变化以及不同极性磁场的自转差异等,具体分为五个部分。第一章,太阳光球磁场的自转研究概述。先对光球磁场、表面磁结构和太阳自转做了一个简要的介绍。接着详细介绍了分析磁场模式的自转速度的两种方法:自相关方法和交叉相关方法,并对它们进行了比较。然后简单总结了太阳光球磁场自转的研究现状,包括自转的纬度轮廓、随时间变化、南北不对称性以及其与磁场强度关系的研究。其中,重点介绍了两种不同的自转轮廓:标准的较差自转轮廓和准刚性自转轮廓。最后介绍了前人关于不同极性示踪物或磁场模式的自转的研究。第二章,通过对卡林顿综合磁图进行交叉相关方法分析,得到了卡林顿自转周1625到2129(即1975年2月到2012年10月)的太阳磁场在纬度±60?内的自转速度,并给出了光球磁场的平均自转轮廓:自转速度从赤道一直下降到中纬度,并且在北半球(南半球)53?(54?)达到极小值约为13.16 deg day-1(13.17 deg day-1),在更高纬度,自转速度反而随着纬度的增加而有所增加。最后讨论了几种可能导致准刚性自转轮廓出现的原因。第三章,在使用交叉相关分析方法分别得到卡林顿综合磁图在纬度±60?内太阳磁场的正极性磁场(简称正场)和负极性磁场(简称负场)的自转速度的基础上,计算了正场和负场的自转速度差,并给出了自转速度差的时间-纬度分布,结果显示其在低纬度和中纬度呈现出类似蝴蝶图的分布。把自转速度差的时间 纬度分布和光球磁场强度在经度上的平均值的时间 纬度分布做比较,可以发现:在北半球和南半球的低纬度和中纬度区域,前导极性磁场比后随极性磁场转得更快。但是在较高纬度,前导极性的自转速度并不总是比后随的快。通过相关性分析,我还进一步研究了自转速度差和磁场强度之间的关系,并讨论了引起它们的相关系数随纬度变化的可能原因。第四章,研究了当前太阳活动第24周太阳光球磁场的综合磁图,给出了某些纬度正场和负场的自转速度随时间变化,发现:在北半球的低纬度区域,负场通常比正场自转得快;而在南半球的低纬度区域,正场通常比负场自转得快。我还得到了当前太阳活动第24周的总场、正场和负场的平均自转轮廓,结果显示:正场的平均自转速度在南半球纬度约为9?达到极大值;负场的平均自转速度在北半球纬度约为6?达到极大值;总场的平均自转轮廓呈现明显的南北不对称性,北半球的自转看起来更较差。而对正负极性磁场自转速度差随纬度变化的研究结果表明,除了南半球纬度52?附近区域和北半球纬度35?附近区域外,前导极性磁场的平均自转速度都比后随极性磁场的平均自转速度更大。最后,简单总结了本文所研究的内容,指出太阳光球磁场自转研究中还有许多尚未解决的问题,并提出了下一步研究可能开展的方向。
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本文编号：2127022