【摘要】：混沌和分形普遍存在于很多自然和社會現(xiàn)象中,是非線性科學(xué)重要的兩大分支學(xué)科。近年來,隨著非線性理論的不斷完善,非線性分析方法的不斷提出和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,混沌和分形在很多領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛地研究和應(yīng)用,比如生物學(xué),經(jīng)濟(jì)學(xué),物理學(xué)和天文學(xué)等等,當(dāng)然也包括太陽活動(dòng)關(guān)于混沌和分形特征的研究。 太陽黑子相對數(shù)表征著太陽長期演化活動(dòng)的特征,在太陽活動(dòng)描述中占有重要的地位�；诤谧酉鄬�(shù),已經(jīng)證實(shí)太陽活動(dòng)受控于一個(gè)低維的混沌吸引子,這個(gè)混沌吸引子還具有分形結(jié)構(gòu)。太陽活動(dòng)在南北半球上具有不對稱性,這是近年來太陽物理研究的主要內(nèi)容之一,基于黑子相對數(shù),太陽活動(dòng)南北半球不對稱性也得到廣泛的研究。然而,黑子一般出現(xiàn)在太陽球面的低緯度區(qū)域(±30°)。到目前為止,關(guān)于高緯度的太陽活動(dòng)非線性特征的研究還很少。本文首先總結(jié)了近年來提出的研究混沌和分形的方法,然后主要研究了高緯度太陽活動(dòng)的混沌行為,在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用新的非線性方法,進(jìn)一步研究了高緯度太陽活動(dòng)在南北半球之間的周期性和相位關(guān)系。研究結(jié)果表明:高緯度太陽活動(dòng)同樣受控于一個(gè)低維的混沌吸引子,但是南北半球之間的混沌吸引子具有不同強(qiáng)度的混沌行為,同時(shí)還證明了高緯度太陽活動(dòng)只能進(jìn)行短期和中期的活動(dòng)預(yù)報(bào),不能進(jìn)行長期的活動(dòng)預(yù)報(bào);高緯度的太陽活動(dòng)也具有Schwabe周期(11年周期),南北半球之間的活動(dòng)也具有相位差異,本文同時(shí)得到了具體的相位差。 Hoyt和Schatten(1998)提出的群黑子數(shù),成功地選擇了被黑子相對數(shù)遺漏的觀測,改善了原始數(shù)據(jù)的質(zhì)量,噪音比黑子相對數(shù)的低,能更準(zhǔn)確、更可靠地描述太陽活動(dòng),因此被認(rèn)為是黑子相對數(shù)的一種取代�；谌汉谧訑�(shù),運(yùn)用時(shí)間序列的非線性分析方法,我們研究了群黑子數(shù)的非線性動(dòng)力學(xué)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)群黑子數(shù)的長期動(dòng)力學(xué)行為也表現(xiàn)為一個(gè)低維的混沌吸引子,且表現(xiàn)出來的混沌強(qiáng)度與黑子相對數(shù)的幾乎一致。群黑子數(shù)的混沌吸引子也表明,長期太陽活動(dòng)預(yù)報(bào)是不可能的。 本文還采用計(jì)算多重分形譜的方法,分析了每日相對黑子數(shù)的多重分形特征以確定太陽活動(dòng)的復(fù)雜性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)每日相對黑子數(shù)具有多重分形性質(zhì),且在活動(dòng)周的極大,極小,上升和下降階段表現(xiàn)出不同程度的復(fù)雜性,多重分形的強(qiáng)度和每個(gè)階段的每日黑子相對數(shù)的總數(shù)反相關(guān),這與前人的研究結(jié)果一致。每日黑子相對數(shù)還展現(xiàn)出低分形指數(shù)占優(yōu)勢,因此在太陽黑子相對數(shù)中,小波動(dòng)是占優(yōu)勢的。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（云南天文臺）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：P182.9

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本文編號：2647418