太阳自转随时间变化研究

发布时间：2018-02-23 20:18

本文关键词： 太阳磁场太阳日冕太阳自转　出处：《中国科学院大学(中国科学院云南天文台)》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：太阳较差自转在极向磁场向环向磁场转化中起着关键作用,是研究太阳磁活动起源的太阳发电机理论的重要基础。目前,关于较差自转是如何影响太阳活动周变化的,还不是很清楚。那么,对太阳较差自转随太阳周的变化和较差自转的南北不对称性进行研究,不仅有助于理解太阳磁活动变化、太阳活动周产生机制和太阳内部动力学过程,而且能为产生较差自转的理论模型的建立提供观测限制。本文主要研究太阳自转随时间变化,包括太阳平均磁场自转随时间的变化、日冕自转随时间的变化以及光球磁场自转的南北不对称性,具体分为五个部分。第一章,太阳自转的概述。先简单地介绍了太阳自转研究的历史、太阳表面较差自转的两种观测方法(示踪法和光谱法)、产生和维持较差自转的可能机制以及太阳自转随时间变化研究的意义。接着介绍光球磁场自转和日冕自转的一些主要的研究进展。再分四个方面重点介绍了太阳自转随时间变化的研究结果,包括太阳自转的长期变化趋势、随太阳周相位的变化、随时间变化的周期性以及与太阳活动之间的关系。最后从三个方面介绍了太阳自转的南北不对称性研究现状,包括太阳自转的南北半球差异、南北半球不对称值随时间变化及其周期性和太阳自转的南北不对称性与太阳活动南北不对称性的关系。第二章,利用连续小波变换方法对1975年5月16日到2014年7月31日的每日太阳平均磁场进行分析,从而研究其自转特征。Bartels递归图和连续变换小波分析都表明在每日太阳平均磁场随时间变化中存在太阳自转调制。我们还研究了太阳自转周期的变化与太阳周相位之间的关系,结果显示年平均自转周期在太阳活动周上升相整体更大些,而在下降相整体更小些。基于自相关函数的周期性分析表明,太阳平均磁场自转周期随时间变化有一个10.1年左右的周期。而交叉相关分析则表明太阳平均磁场自转变化和太阳活动变化之间存在着2.5年左右的相位差。我们也用自相关方法对1975年5月16日到2015年12月31日期间每一年的每日太阳平均磁场进行分析,得到每一年的自转周期,进而对太阳平均磁场自转的太阳周变化进行再研究,结果显示年自转周期明显随太阳周相位变化,即在太阳活动周上升相整体更大些,而在下降相整体更小些。对太阳平均磁场年自转周期的小波变换分析表明其存在10.5年左右的周期。我们也用交叉相关分析和交叉小波分析方法对太阳平均磁场的年自转周期变化和年黑子数变化之间的关系进行了再研究,发现太阳平均磁场自转和太阳活动之间存在2.3年左右的相位差。第三章,我们用小波变换方法对1947年2月14日到2014年8月31日的每日10.7 cm射电流量数据进行分析得到日冕自转周期,进而研究日冕自转随时间的变化特征。我们的结果显示日冕自转在所研究时间段内似乎呈现减小的趋势。周期性分析的结果表明日冕自转随时间变化中存在2.1年、3.0年、4.5年、6.6年、8.6年和10.3年的周期。我们还发现日冕自转是随着太阳周相位变化的,自转周期整体上在太阳活动极小附近更长些。而对日冕自转周期的变化和每日10.7 cm射电流量变化之间的交叉相关分析的结果则表明它们之间存在5.5年左右的相位差。第四章,基于太阳活动第21到23周的太阳光球磁场自转速度,我们分别研究了南北半球的较差自转系数A(赤道自转速度)和B(纬向较差程度)随时间的变化,结果显示在大多数时间北半球的赤道区域自转速度整体比南半球的更大,且南半球的较差程度整体比北半球的更大。在所研究时间段内,较差自转系数A和B的南北不对称值呈现增长的趋势,而太阳活动的南北不对称值呈现减小的趋势。较差自转系数B的南北不对称值与太阳活动的南北不对称值之间似乎存在反相关。我们还研究了南北半球的较差系数A和B随时间变化的周期性,发现它们之间存在一些差异。而较差自转系数A和B的南北不对称值随时间的变化都存在着60个月(5年)左右的周期。另外,交叉相关分析表明南半球和北半球的较差自转系数之间存在着相位差,北半球的较差自转整体领先于南半球。最后,简单总结了本文所研究的内容,并对未来研究工作可以从哪些方面深入做了展望。
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【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院云南天文台)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P182.1

【参考文献】