【摘要】： 本文研究了太陽物理中的兩個重要問題,一個是太陽活動的長周期,另一個是太陽的較差自轉(zhuǎn)。這兩個問題之間有著密切的聯(lián)系。 太陽活動周期的研究已經(jīng)有150多年的歷史了。太陽黑子是太陽活動的最主要的標志,其他活動現(xiàn)象都與黑子有密切關(guān)系。太陽活動具有極其復雜的周期性,其中太陽黑子的11年周期已是不爭的觀測事實。隨著觀測數(shù)據(jù)的不斷豐富和分析方法的提高,太陽黑子的世紀周期也已經(jīng)得到人們廣泛認可。但是,人們對于世紀周期長度的變化,以及對世紀周期是如何影響到11年周期活動變化的認識還不夠充分。我們利用300多年的年均黑子數(shù),通過傅里葉分析和小波分析的方法進一步研究了太陽黑子的世紀周期。結(jié)果不僅證實了前人所得出的一些結(jié)果,更重要的是得到了在這300多年里世紀周期的長度變化的趨勢。世紀周期對11年周期有調(diào)制作用,處在世紀周期谷期的太陽活動周都是比較弱的周。我們找出這300多年中處在世紀周期谷期的6個太陽周,并論證了2008年開始的第24周和將來的25周應該也是處在世紀周期的谷期。最后通過谷期活動周活動水平的相似性,預報了第24、25周極小年和極大年的活動水平。 太陽是由等離子體組成的氣體球,它的自轉(zhuǎn)角速度呈現(xiàn)出一種隨著緯度和深度變化的較差自轉(zhuǎn)。我們通過太陽光球磁場的綜合磁圖,第一次給出了太陽光球正場、負場和總場的經(jīng)度時間圖,然后通過經(jīng)度時間圖上的一些磁結(jié)構(gòu)的斜率,求出了太陽表面不同緯度上不同極性磁場的自轉(zhuǎn)速度。此外我們還研究了正場與負場自轉(zhuǎn)速度的差別隨著緯度的變化規(guī)律。 太陽的較差自轉(zhuǎn)是太陽發(fā)電機理論最主要的動力學基礎,太陽內(nèi)部不均勻的自轉(zhuǎn)使太陽的極向場轉(zhuǎn)換成環(huán)向場,磁場的纏繞使得太陽內(nèi)部的磁場逐漸增強,匯集了強磁場的磁流管浮現(xiàn)出光球就形成了太陽黑子。太陽周期變化的磁場是太陽周期性活動的本質(zhì)原因,通過對太陽光球磁場自轉(zhuǎn)速度變化的研究,有利于揭示太陽活動周期性的物理本質(zhì)。 本文的研究工作所得的主要結(jié)果詳細如下: 1、通過對1700-2008年的年均黑子數(shù)資料,利用傅里葉分析和小波分析的方法,證實了年均黑子數(shù)存在著顯著的11年周期和100年左右的世紀周期。并且每個太陽周極大年、極小年的黑子數(shù)的平滑值,以及每個活動周的年均黑子數(shù)總和都存在著約為百年的世紀周期。另外通過小波分析還研究了世紀周期長度的變化,我們估計世紀周期長度的變化是一種更長尺度的太陽周期活動。 2、通過300多年里的世紀周期長度的變化,我們推測第24、25太陽周處于世紀周期的谷期,因此第24、25周的極大年和極小年的黑子數(shù)都會很低,與歷史上的第-4、-3、5、6周相似。通過對不同世紀周期的谷期求平均的方法,我們預測第24、25周的極大年的黑子數(shù)為63.6±21.1,極小年的黑子數(shù)為2.2±2.1。其中我們對第24周極小年黑子數(shù)的預測值與2008年的實際年均黑子數(shù)相差在±1的范圍內(nèi)。 3、利用第21-23周的綜合磁圖第一次構(gòu)造出了不同緯度不同極性磁場的經(jīng)度時間,然后根據(jù)這些經(jīng)度時間圖計算出第21-23周的正負磁場和總磁場的平均自轉(zhuǎn)速度。我們發(fā)現(xiàn)在每個活動周和每個半球都是前導極性的自轉(zhuǎn)速度快于后隨極性的自轉(zhuǎn)速度,總磁場的自轉(zhuǎn)速度介于這兩者之間。同時還可以看出,在第22周,自轉(zhuǎn)速度在不同半球有著明顯的不對稱性。 4、計算出第21-23周中前導與后隨極性磁場自轉(zhuǎn)速度的差別。我們發(fā)現(xiàn)這種差別隨著緯度有微小的變化,在赤道附近這種差別很小,在5°-20°之間,達到0.05 deg/day左右,在高于20°以后,這種差別又逐漸減小。這與Gilman和Howard在1985用黑子所得出的結(jié)果不同,他們認為前導與后隨黑子的自轉(zhuǎn)速度差別不隨緯度而變化。 本文利用年均黑子數(shù)據(jù)雖然得出很好的統(tǒng)計結(jié)果,由于有連續(xù)記載的黑子數(shù)據(jù)只有300多年,用這些數(shù)據(jù)來研究世紀周期還比較短,對于做統(tǒng)計工作來說樣本太少會影響預報結(jié)果的精確度。本文利用交叉相關(guān)的方法通過光球磁場得到了很好的較差自轉(zhuǎn)的結(jié)果,但是對于測量較高緯度區(qū)域的自轉(zhuǎn)速度,我們的方面還有待于進一步的改進。
[Abstract]:In this paper, two important problems in the sun physics are studied, one is the long period of the solar activity and the other is the poor rotation of the sun. There is a close link between the two issues. The solar activity cycle has been studied for more than 150 years The sunspot is the most important symbol of the solar activity, and other activities are closely related to the sunspots. The solar activity has an extremely complex periodicity, in which the 11-year cycle of the sunspot is an undisputed view. With the continuous enrichment of the observation data and the improvement of the analytical method, the period of the sunspot has also been widely accepted universal recognition. However, the change in the length of the twenty-first century, and how the period of the twenty-first century has affected the change in the 11-year cycle, does not It is sufficient. We have used more than 300 years of average annual sunspot number, and further study the world of sunspot by means of Fourier analysis and wavelet analysis. The results not only confirm some of the results obtained by the predecessors, but also the length of the period over the course of the more than 300 years The period of the twenty-first century has a modulating effect on the 11-year period, compared with the cycle of the solar activity in the period of the first-century period. The weak week. We found the six solar weeks in the mid-century period in the 300 years, and demonstrated that the 24-week and the future 25-week period from 2008 should also be a century-old. At the end of the valley, the 24,25-week, and great-year activities were predicted by the similarity of the level of activity in the valley. The level of motion. The sun is a gas ball consisting of a plasma, and its self-rotation speed is presented as a function of latitude and depth. In this paper, we first give the longitudinal time map of the positive field, the negative field and the total field of the solar optical ball through the comprehensive magnetic chart of the magnetic field of the solar optical ball, and then the slope of some magnetic structures on the longitude time chart is used to find out the different polarities of the different latitudes of the surface of the sun. The rotation speed of the magnetic field is also studied, and the difference of the rotation speed of the positive field and the negative field is also studied. The variation law of the latitude is the most important dynamic foundation of the theory of the sun-generator, and the non-uniform rotation of the sun causes the polar field of the sun to be converted into a ring-directed field, and the winding of the magnetic field The magnetic field inside the sun is gradually enhanced, collecting the magnetic flow tube of the strong magnetic field to emerge. The sun spot is formed by the light-out ball. The magnetic field of the solar periodic change is the intrinsic reason of the solar periodic activity. The study of the change of the rotation speed of the magnetic field of the solar optical ball is beneficial to the disclosure. The physical nature of the periodicity of the yang activity. The main results of the research work are as follows:1. By using the data of the average annual sunspot number of the 1700-2008, the method of Fourier analysis and wavelet analysis is used to confirm that the number of the annual sunspots is significant. A period of 11 years and a period of about 100 years, and the smooth value of the number of sunspots in the very small year and the year of each week of activity for each solar week. The sum of the number of sunspots is about a century of a century. In addition, the change of the length of the century is also studied by the wavelet analysis, and we estimate the period of the first century. the change in length is a longer-scale activity of the sun. With the change in the length of the twenty-first century over the course of more than 300 years, we speculate that the 24,25 solar cycle is in the valley of the twenty-first period, so the number of sunspots in the 24,25 and the very small years It's very low, similar to the first-fourth,-3,5, and 6-week history of history. By averaging the valley during the different century, we predict that the maximum number of sunspots in the 24th and twenty-five weeks is 63. .6-21.1, the number of sunspots in the very small year is 2.2%. The prediction value of the number of sunspots in the 24-week minimum compared with the actual annual sunspot number in 2008, the number of sunspots is in the range of 1.3, the longitude time of different polar magnetic fields with different latitude is first constructed by using the combined magnetic chart of the 21st-23 week, and then, according to the longitude and time, The average rotation speed of the positive and negative magnetic fields and the total magnetic field is calculated in the figures 21-23. We find that the rotation speed of the leading polarity is the leading polarity at each active cycle and each hemisphere And the rotation speed of the total magnetic field is between the two. It can be seen that at the 22nd week, the rotation speed has a distinct asymmetry in the different hemisphere. 4. The difference of the rotation speed of the leading and trailing polarity magnetic fields in the 21-23 week is calculated. We find that this difference varies slightly with the latitude, and this difference is very small in the vicinity of the equator and between 5 擄 and 20 擄, reaching 0. At about 0.05 deg/ day, this difference is gradually reduced after more than 20 擄. This is compared with Gilman and Howard's in 1985 sunspots. The result is that the difference of the rotation speed of the leading and the back sunspots does not change with the latitude. The period of the study is also short, and the sample is too small for statistical work to affect the accuracy of the forecast results.
【學位授予單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：P182.9

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本文編號：2497879