【摘要】：早在十七世紀,人們在觀測太陽黑子時,就發(fā)現(xiàn)了太陽自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的存在。而對于太陽光球磁場自轉(zhuǎn)的研究則是在有持續(xù)的磁圖數(shù)據(jù)觀測之后。太陽磁場在太陽上各種各樣現(xiàn)象的存在和變化中起著關鍵的作用。太陽磁場是太陽活動的本質(zhì)原因,在太陽發(fā)電機理論中,弱的極向磁場轉(zhuǎn)化為強的環(huán)向磁場的過程,離不開較差自轉(zhuǎn)的作用。對太陽磁場自轉(zhuǎn)速度變化的研究,有利于理解太陽活動的物理本質(zhì)。本文主要研究太陽光球磁場的自轉(zhuǎn),包括自轉(zhuǎn)的緯度變化輪廓、隨時間變化以及不同極性磁場的自轉(zhuǎn)差異等,具體分為五個部分。第一章,太陽光球磁場的自轉(zhuǎn)研究概述。先對光球磁場、表面磁結(jié)構(gòu)和太陽自轉(zhuǎn)做了一個簡要的介紹。接著詳細介紹了分析磁場模式的自轉(zhuǎn)速度的兩種方法:自相關方法和交叉相關方法,并對它們進行了比較。然后簡單總結(jié)了太陽光球磁場自轉(zhuǎn)的研究現(xiàn)狀,包括自轉(zhuǎn)的緯度輪廓、隨時間變化、南北不對稱性以及其與磁場強度關系的研究。其中,重點介紹了兩種不同的自轉(zhuǎn)輪廓:標準的較差自轉(zhuǎn)輪廓和準剛性自轉(zhuǎn)輪廓。最后介紹了前人關于不同極性示蹤物或磁場模式的自轉(zhuǎn)的研究。第二章,通過對卡林頓綜合磁圖進行交叉相關方法分析,得到了卡林頓自轉(zhuǎn)周1625到2129(即1975年2月到2012年10月)的太陽磁場在緯度±60?內(nèi)的自轉(zhuǎn)速度,并給出了光球磁場的平均自轉(zhuǎn)輪廓:自轉(zhuǎn)速度從赤道一直下降到中緯度,并且在北半球(南半球)53?(54?)達到極小值約為13.16 deg day-1(13.17 deg day-1),在更高緯度,自轉(zhuǎn)速度反而隨著緯度的增加而有所增加。最后討論了幾種可能導致準剛性自轉(zhuǎn)輪廓出現(xiàn)的原因。第三章,在使用交叉相關分析方法分別得到卡林頓綜合磁圖在緯度±60?內(nèi)太陽磁場的正極性磁場(簡稱正場)和負極性磁場(簡稱負場)的自轉(zhuǎn)速度的基礎上,計算了正場和負場的自轉(zhuǎn)速度差,并給出了自轉(zhuǎn)速度差的時間-緯度分布,結(jié)果顯示其在低緯度和中緯度呈現(xiàn)出類似蝴蝶圖的分布。把自轉(zhuǎn)速度差的時間 緯度分布和光球磁場強度在經(jīng)度上的平均值的時間 緯度分布做比較,可以發(fā)現(xiàn):在北半球和南半球的低緯度和中緯度區(qū)域,前導極性磁場比后隨極性磁場轉(zhuǎn)得更快。但是在較高緯度,前導極性的自轉(zhuǎn)速度并不總是比后隨的快。通過相關性分析,我還進一步研究了自轉(zhuǎn)速度差和磁場強度之間的關系,并討論了引起它們的相關系數(shù)隨緯度變化的可能原因。第四章,研究了當前太陽活動第24周太陽光球磁場的綜合磁圖,給出了某些緯度正場和負場的自轉(zhuǎn)速度隨時間變化,發(fā)現(xiàn):在北半球的低緯度區(qū)域,負場通常比正場自轉(zhuǎn)得快;而在南半球的低緯度區(qū)域,正場通常比負場自轉(zhuǎn)得快。我還得到了當前太陽活動第24周的總場、正場和負場的平均自轉(zhuǎn)輪廓,結(jié)果顯示:正場的平均自轉(zhuǎn)速度在南半球緯度約為9?達到極大值;負場的平均自轉(zhuǎn)速度在北半球緯度約為6?達到極大值;總場的平均自轉(zhuǎn)輪廓呈現(xiàn)明顯的南北不對稱性,北半球的自轉(zhuǎn)看起來更較差。而對正負極性磁場自轉(zhuǎn)速度差隨緯度變化的研究結(jié)果表明,除了南半球緯度52?附近區(qū)域和北半球緯度35?附近區(qū)域外,前導極性磁場的平均自轉(zhuǎn)速度都比后隨極性磁場的平均自轉(zhuǎn)速度更大。最后,簡單總結(jié)了本文所研究的內(nèi)容,指出太陽光球磁場自轉(zhuǎn)研究中還有許多尚未解決的問題,并提出了下一步研究可能開展的方向。
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本文編號：2127022