The origin of grand minima in the sunspot cycle
11年太阳黑子周期最引人注目的方面之一是，过去曾有一些周期消失过，最著名的例子是1645-1715年期间的蒙德极小期。对宇宙成因同位素（C14和Be 10）的分析表明，在过去的11，000年中，大约有27个太阳活动极小期，这意味着大约2.7%的太阳活动周期具有迫使太阳进入太阳活动极小期的条件。我们解决的问题是如何产生的大极小，并具体计算的发生频率从理论发电机模型的大极小。我们假设极向场产生机制和纬向环流的波动产生了太阳黑子周期的不规则性。将这些波动假定为高斯型，并根据过去28个太阳活动周的数据估计重要参数的值，我们从我们的通量输运发电机模型中发现，大约1-4%的太阳黑子活动周可能具有诱发巨极小的条件。
2012-09-25 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
A Model of Solar Dynamo with Alternative Conversion of Large-Scale Magnetic Field and Production of Sunspots
自1908年发现与磁场有关的太阳活动周以来，人们对深部振荡发电机的研究得到了广泛的关注。然而，关于太阳能发电机仍然存在一些悬而未决的问题，例如，大尺度极向场和环向场之间的不对称转换以及太阳黑子蝴蝶图案的物理基础。本文报道了新一代大尺度磁场及其能量释放过程。太阳内部流体运动的感应作用由RLC电路表示，其中通过极向场的扭曲而建立的环向场，即所谓的$ω$效应，起着电容器的作用。这样的RLC电路不仅提供了一个避开Cowling反发电机定理的自维持振荡系统，而且提供了快速磁重联的场所，从而再现了四极磁场，解释了太阳活动中黑子的行为和足点的移动。此外，电路和太阳的参数与22年的太阳周期一致。
2018-10-13 astro-ph.SR
Emergence of magnetic flux generated in a solar convective dynamo. I: Formation of Sunspots and Active regions, and Origin of Their Asymmetries
我们提出了一个现实的太阳黑子和活动区形成的基础上出现的太阳对流发电机产生的通量束的数值模型。为此，我们使用的磁场和速度场在太阳对流发电机模拟的顶部边界附近的水平层，以驱动现实的辐射磁流体动力学模拟的对流区的最上层。主要结果如下：（1）出射的通量束以对流上升流的平均速度上升，并分裂成小尺度的磁性元素，这些磁性元素进一步上升到光球层，在光球层中，通过小尺度磁性元素的合并形成双极黑子对。(2)丝状半影结构在太阳黑子通过持续的通量出现而仍在增长时形成。与经典的Evershed效应相反，在半影区的大部分区域内，流入流似乎占上风。(3)一个形成良好的太阳黑子是一个大部分是单一的磁性结构，它被锚定在一个持久的深层次下沉通道中。点外的流场显示出一个巨大的涡环，包括15 Mm深度以下的流入和15 Mm深度以上的流出。(4)太阳黑子成功地再现了观测到的太阳活动区的基本特性，包括具有更强场强的更连贯的领先黑子，以及双极太阳黑子对的正确倾斜。这些不对称性可以链接到的内在不对称性的磁场和流场适应对流发电机模拟。
2017-08-16 astro-ph.SR
Latitude Distribution of Sunspots: Analysis Using Sunspot Data and A Dynamo Model
本文探讨了太阳黑子纬度分布的演化及其与太阳活动周强度的关系。随着太阳活动周的进行，两个半球的分布从中纬度向赤道传播，然后（在通常的太阳活动极小期之前）这两个分布相互接触。通过可视化两个半球的分布演变，我们通过排除这个半球重叠来分离太阳活动周期。从两个半球的这些孤立的太阳活动周期中，我们生成了每个周期的纬度分布，从周期8到周期23。发现这些分布的参数，即中心纬度（$C$）、宽度（$δ$）和高度（$H$）随周数的变化而变化，并表现出一定的半球不对称性。虽然这些参数的不对称性持续了几个连续的周期，但它们在几个周期内得到纠正，新的不对称性再次出现。与之前的研究一致，我们发现分布参数与周期的强度相关，尽管这些相关性在两个半球中显着不同。当结合两个半球的数据时，证实了较强的周期在相对较高的纬度开始太阳黑子爆发并具有较宽的太阳黑子出现纬度带的总趋势。我们探索这些功能，使用一个通量传输发电机模型与随机波动。我们发现，这些功能是正确的复制在这个模型中。分布中心的太阳活动周期演化也与观测相吻合。基于这个发电机模型的观测功能的可能解释。
2017-11-01 astro-ph.SR
Small-Scale and Global Dynamos and the Area and Flux Distributions of Active Regions, Sunspot Groups, and Sunspots: A Multi-Database Study
在这项工作中，我们利用11个不同的太阳黑子群，太阳黑子，和活动区数据库的特点光球磁结构的面积和通量分布。我们发现，当单独考虑时，不同的数据库更好地拟合不同的分布（如先前在文献中所报道的）。然而，我们发现，我们所有的数据库可以通过简单的比例常数的应用来协调，并且，在现实中，不同的数据库正在对复合分布的不同部分进行采样。该复合分布由威布尔分布和对数正态分布的线性组合组成-其中纯威布尔（对数正态）表征通量低于（高于）$10^{21}$ Mx（$10^{22}$ Mx）的结构的分布。我们认为，这是两个独立的机制，产生可见的结构上的光球的证据：一个直接连接到发电机的全球组件（和双极活动区的产生），和其他的发电机的小规模组件（和破碎的磁结构，由于它们与湍流对流的相互作用）。此外，我们证明了威布尔分布显示了幂律分布的预期线性行为（当扩展到较小的通量时），使我们的结果与Parnell等人的结果兼容。
2015-02-10 astro-ph.SR
Solar activity in the past and the chaotic behaviour of the dynamo
这里回顾一下太阳活动的记录，重点放在特殊性上。由于太阳黑子的位置比各种全球太阳黑子数量更能告诉我们太阳发电机的情况，我们首先关注望远镜观测太阳黑子的记录，从而获得位置信息。然后，我们转向代理记录从宇宙成因同位素丰度，这表明在过去的9500年周期性的大极小。强烈调制的事件和具有较温和调制和较弱整体活动的干预事件之间的明显区别暗示了太阳发电机在数千年的过程中遵循各种解决方案，具有不同的对称性。
2014-06-30 astro-ph.SR
Solar dynamo and geomagnetic activity
在11年太阳活动周期中，地磁活动与太阳黑子数之间的相关性表现出长期的变化，这是由于与太阳黑子相关的地磁活动和与太阳黑子无关的地磁活动之间的时滞不同，以及各自地磁活动峰值的相对幅度不同。由于太阳黑子相关和非太阳黑子相关的地磁活动是由不同的太阳代理人，有关的太阳环向场和极向场，分别，我们使用它们的变化来推导太阳发电机的参数转换极向场到环向场和回来。我们发现，在过去的12个周期的太阳表面纬向环流变化之间的5和20米/秒（平均在纬度和整个太阳黑子周期），深环流变化之间的2.5和5.5米/秒，和扩散率在整个对流区是~10**8米2/秒。在过去的12个周期中，太阳发电机一直在对流区的大部分区域中以中等扩散为主的状态运行。这意味着在地表产生的极向场的一部分被纬向环流平流输送到两极，向下到达速跃层和赤道到太阳黑子纬度，而另一部分则直接扩散到中纬度的速跃层，使纬向环流“短路”。太阳黑子极大值是由这两部分极向场产生的两个环向场浪涌的叠加，这是对黑子极大值双峰和格涅维雪夫间隙的解释。在速跃层附近，发电机一直运行在扩散主导的制度中，扩散比平流更重要，所以随着深环流速度的增加，极向场扩散衰减的时间减少，产生更多的环向场，导致更高的太阳黑子最大值。在蒙德极小期的发电机运行在平流为主的制度附近的速跃层，从扩散为主的过渡到平流为主的制度所造成的急剧下降的表面纬向环流，这是一般的最重要的因素调制的振幅的太阳黑子周期…
2010-03-18 astro-ph.SR
Recovery from Maunder-like Grand Minima in a Babcock--Leighton Solar Dynamo Model
太阳偶尔会经历类似于蒙德的扩展的大极小期，当它的磁场活动从正常活动水平大幅下降数十年时。人们提出了许多可能的理论来解释这些极小值的起源。然而，太阳每次都是如何从这种不活跃的阶段恢复过来的，这更加令人费解。巴布科克-莱顿型发电机，这是成功地解释了许多功能的太阳周期非常好，预计不会运行在大极小期，由于缺乏足够数量的太阳黑子。在这封信中，我们探讨了太阳如何通过巴布科克-莱顿发电机从大极小期恢复的问题。在我们的三维发电机模型中，由于新兴活动区域的倾斜角度的随机变化，自发地产生了大极小值。我们发现，Babcock-Leighton过程仍然可以运行在大极小期，只有最小数量的太阳黑子和模型可以出现这样的阶段，而不需要额外的生成机制的极向场。在我们的模型中的基本成分是一个向下的磁泵，抑制整个太阳表面的磁通量的扩散。
2018-06-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
The Waldmeier effect and the flux transport solar dynamo
我们证实了Waldmeier效应WE1（太阳黑子周期上升时间与其强度之间的反相关）和相关效应WE2（太阳黑子周期上升率与其强度之间的相关）的证据在不同类型的太阳黑子数据中被发现。我们探讨这些影响是否可以在理论上解释的基础上的通量传输发电机模型的太阳黑子周期。在我们的模型中包含了两个黑子周期不规则性的来源：极向场产生过程中的波动和纬向环流中的波动。我们发现WE2是一个强大的结果，这是在不同的理论模型，为不同来源的不规则性。另一方面，Waldmeier效应WE1是由纬向环流中的波动引起的，并且仅在具有相当高的湍流扩散率的理论模型中发现，这确保了扩散时间不超过几年。
2010-08-13 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Various scenarios for the equatorward migration of sunspots
差动旋转的轮廓与α效应的符号一起确定发电机波的方向。在早期的太阳发电机模型中，发电机波经常导致活动带向极迁移。可能的解决方案是通过纬向流或表面剪切层的影响进行通量输送。在一个模型中，包括电晕，我们表明，可以通过改变电晕的属性得到各种迁移。一个新的Babcock-Leighton型发电机也导致正确的向赤道迁移的通量密度和上升时间之间的非线性关系的流量。
2020-03-18 astro-ph.SR
The Starspots of HAT-P-11: Evidence for a Solar-like Dynamo
利用开普勒短频测光方法测量了K4矮星HAT-P-11上的星斑半径和纬度分布。我们利用其高度错位的行星掩星的优势，比较斑点的大小和纬度分布的太阳黑子。我们发现HAT-P-11的黑子在太阳活动极大值附近的纬度分布与太阳黑子非常相似，平均黑子纬度为$16 \pm 1$度。HAT-P-11的大多数恒星黑子的物理尺寸与太阳活动最大时的太阳黑子非常相似。我们估计HAT-P-11上的平均斑点面积覆盖率为$3^{+6}_{-1}\%$，大约比典型的太阳斑点面积大两个数量级。
2017-08-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
A theoretical model of torsional oscillations from a flux transport dynamo model
假设扭转振荡是由与太阳黑子周期相关的磁场的洛伦兹力驱动的，我们使用一个通量输运发电机来模拟它，并解释它在太阳黑子周期开始前的高纬度开始。
2010-08-12 astro-ph.SR
Dynamo modelling for cycle variability and occurrence of grand minima in Sun-like stars: Rotation rate dependence
本研究用通量输运发电机模型模拟不同旋转速率太阳型恒星的周期变化，发现快速旋转恒星产生强磁场不规则周期且少极大极小期，慢速旋转恒星产生弱平滑周期且更易出现延长极大极小期。
2023-04-12 astro-ph.IM astro-ph.SR
Back-reactions of dynamo-generated magnetic fields: Torsional oscillations and variations in meridional circulation
由太阳发电机产生的周期性太阳磁场的周期性变化的洛伦兹力可以引起两种运动：扭转振荡和纬向环流的周期性变化。这两种运动现在都有观测证据。我们讨论了我们正在进行的努力，在理论上研究的纬向环流的变化。然后，我们提出了我们的扭转振荡的理论模型，它解决了为什么这些振荡开始之前，太阳黑子周期在纬度高于太阳黑子被看到的问题。
2011-11-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
A new dynamo pattern revealed by the tilt angle of bipolar sunspot groups
得到了太阳两极平均倾角的纬时分布。对于大的双极，主要是双极太阳黑子群，空间平均倾斜角在北太阳半球是正的，在南太阳半球是负的，在太阳周期的过程中有适度的变化。我们认为平均倾斜角是太阳发电机的一个关键要素，即极向大尺度磁场从环面的再生率的示踪剂。粗略获得的倾斜值对应于再生因子，该再生因子对应于约10%的r.m.s.。太阳对流的速度这些结果进一步发展了Jovichev和Stenflo（2012）关于乔伊定律的发现，并与太阳发电机理论的通常预期一致。令人惊讶的是，我们发现一个明显的偏离这些属性的较小的两极，这主要是太阳短暂的地区。它们的倾斜角的绝对值大致相同，但与大型双极动物的倾斜角的符号相反。当然，小双极的倾斜数据不如大双极的倾斜数据确定得好;然而，在数据处理的各种修改下，它们仍然是鲁棒的。
2013-04-16 astro-ph.SR
Production of sunspots and their effects on the corona and solar wind: Insights from a new 3D flux-transport dynamo model
我们提出了一个三维数值模型的产生和演变的磁场在太阳对流区，太阳黑子的产生和贡献的大尺度磁场的周期性逆转。然后，我们评估了这种发电场对日冕和太阳风结构的影响。该模型求解感应方程，其中速度场是规定的。这个速度场是类太阳的差异自转和纬向环流的组合。我们开发了一种算法，使内部产生的磁通量被强制运输到表面，以产生双极点。我们发现那些倾斜的双极磁性区域包含足够量的通量来周期性地逆转极磁场并维持发电机作用。然后，我们跟踪这些磁功能在表面的演变过程中的几个连续的磁周期和分析其影响的拓扑结构的日冕和太阳风的属性（分布的流光和日冕洞，慢和快的风流）与当前的太阳观测。
2018-01-29 astro-ph.SR
Exploring Bistability in the Cycles of the Solar Dynamo through Global Simulations
太阳磁场的名片是太阳黑子周期，在此期间，太阳黑子每11年定期反转其极性。然而，一些更复杂的时间依赖性行为也已被确定。特别是，当太阳黑子出现在某些太阳黑子或优先出现在一个半球时，存在与活跃的太阳黑子和半球不对称性相关的时间调制。到目前为止，这种不对称的时间行为与太阳发电机之间的直接联系仍然难以捉摸。在这项工作中，我们提出的结果，从全球，三维磁流体动力学（MHD）模拟，这是第一次显示两个行为让人想起太阳黑子周期（定期极性反转和赤道迁移的内部磁场）和不对称，不规则的行为，在模拟中，我们解释为活跃的赤道和半球不对称。因此，这些模拟是不稳定的，因为湍流对流可以在不同的时间稳定地支持两种不同的磁性，叠加，或者从一种状态到另一种状态的平滑过渡。我们讨论这个新的家庭的发电机模型的背景下，太阳表面磁场与太阳和日光层天文台（SOHO）和太阳动力学天文台（SDO），以及早期的观测太阳黑子数和天气图。我们认为，太阳发电机本身可能是在性质上，表现出两种类型的时间行为的磁场。
2020-03-30 astro-ph.SR
The treatment of magnetic buoyancy in flux transport dynamo models
通量输运发电机模型的一个重要组成部分是由于磁浮力通过对流区产生双极黑子的环形磁场的上升，然后由于Babcock-Leighton机制从这些双极黑子产生极向磁场。多年来，两种处理磁浮力的方法，局部方法和非局部方法已被不同的小组广泛使用，在构建的二维运动学模型的通量输运发电机。我们回顾这两种方法，并得出结论，他们都不是完全令人满意的，大概是因为磁浮力是一个固有的三维过程。我们还指出，到目前为止，我们还没有正确的理解为什么太阳黑子的出现只限于相当低的纬度。
2015-11-12 astro-ph.SR
Modelling the occurrence of grand minima in sun-like stars using a dynamo model
在这项工作中，我们已经研究了变化和发生的大极小使用运动发电机模型的一个太阳质量的恒星具有不同的旋转速率和深度的对流区。我们从相应的流体动力学模型中指定了大尺度流动（微分旋转和双旋环流）。我们包括随机波动的Babcock-Leighton源的极向场产生可变的恒星周期。我们观察到，快速旋转的恒星产生非常不规则的周期与强大的磁场，很少产生像蒙德的大极小，而缓慢旋转的恒星（太阳和更长的旋转周期）产生较弱的强度和偶尔的大极小的平滑周期。一般情况下，极大极小值的数目随着旋转速率的减小而增加。这些结果可以解释的事实，即随着旋转周期的增加，发电机的超临界性降低，发电机更容易产生扩展的大极小在这个制度。
2022-12-04 astro-ph.SR
Origin and Recovery from Grand Solar Minima in a Time Delay Dynamo Model with Magnetic Noise as an Additional Poloidal Source
利用数值分岔分析方法研究了一个基于时滞微分方程的简化Babcock-Leighton（BL）发电机模型。该模型揭示了滞后现象，在最近的平均场发电机模型和湍流发电机的直接数值模拟。将磁噪声作为极向场的附加弱源的BL模型每次都能从极大极小值恢复太阳活动周，这是单独的BL源所不能做到的。噪声纳入模型表现出双峰分布的环向场能量确认两种模式的太阳活动。它还显示了不稳定性和再现相空间崩溃，蒙德极小期的实验签名。在我们的模型中的巨极小值的发生统计与重建的太阳黑子数的观测统计相当吻合。最后，我们证明，磁噪声的水平控制的持续时间的大极小，甚至有一个处理在其等待期间，这表明触发效应的大极小的噪声，从而关闭全球发电机。因此，我们得出结论，由于小尺度湍流发电机行动（或其他来源）的“磁噪声”起着至关重要的作用，即使在巴布科克-莱顿发电机模型。
2018-04-30 astro-ph.SR
Dynamo models of grand minima
由于一个普遍接受的发电机模型的大极小不存在，在目前的时间，我们集中在物理过程可能是背后的大极小。在总结了相关的观测数据后，我们指出，虽然太阳活动周期不规则性的通常来源可能足以导致大极小值，但太阳发电机的运行必须与正常情况有所不同，才能使太阳脱离大极小值。然后，我们考虑三种可能的来源的不规则性的太阳发电机：（i）非线性效应;（ii）极向场产生过程中的波动;（iii）波动的纬向环流。我们的结论是，（i）不太可能是大极小值背后的原因，但（ii）和（iii）的组合可能会导致它们。如果波动使极向场大大低于平均值，或者使纬向环流明显减弱，那么太阳可能会被推入一个极大的极小值。
2011-11-08 astro-ph.SR
A 3D kinematic Babcock Leighton solar dynamo model sustained by dynamic magnetic buoyancy and flux transport processes
等离子体流和磁场之间的磁流体动力学相互作用是11年太阳黑子周期的起源和维持的基础。这些过程本质上是三维的。我们的目标是构建一个三维太阳发电机模型，一方面捕捉浮力出现倾斜的双极太阳黑子对，另一方面产生周期性的大规模场逆转介导的表面通量传输过程-即巴布科克-莱顿机制。我们进行运动学发电机模拟，其中规定的速度场是一个组合的太阳像差旋转和对流环流，以及参数化的湍流扩散。我们使用一种新的方法，通过磁场强度依赖的三维螺旋上升流，导致形成倾斜的双极太阳黑子的磁浮力建模。在我们的模拟中产生的双极点通过Babcock-Leighton机制参与极线场产生的过程，导致自持和周期性的大规模磁场反转。我们的参数空间的研究不同的振幅的对流区的扩散率，和参数的磁浮力机制的效率，揭示了它们的相对作用，在确定太阳黑子周期的属性，如振幅，周期，和动态记忆相关的太阳周期预测。我们还得到了一个新的发电机数的巴布科克-莱顿太阳发电机机制，合理地捕捉我们的模型动态。这项研究阐明了太阳对流区不同通量传输过程在确定太阳黑子周期的性质和物理过程中的相对作用，并可能导致现实的，数据驱动的3D发电机模型，用于太阳活动预测和探索恒星磁性和其他恒星中的恒星黑子形成。
2019-01-14 astro-ph.SR
Grand Minima Under the Light of a Low Order Dynamo Model
在这项工作中，我们使用一个低阶发电机模型，并研究在何种条件下，它可以重现太阳的大极小。我们首先建立一个代理的太阳磁场的环形分量的相空间，我们开发了一个模型，来自平均场发电机理论，给出了时间演变的环形场。这个模型的特点是一个非线性振荡器，其系数保留了发电机理论背后的大部分物理。在模型的推导过程中，我们还包括随机振荡的$α$效果。我们没有发现任何证据表明，随机波动的线性$α$效果可以触发大极小发作在这个模型中。与此相反，所使用的模型指出，可能的机制，可以触发大极小应该涉及的纬向环流，磁扩散率或磁场增强浮力驱动的不稳定性。
2010-09-08 astro-ph.SR
Waldmeier relations and the solar cycle dynamics by the mean-field dynamos
太阳黑子周期的长期变化，如沃尔夫数所记录的那样，被印刻在不同种类的统计关系中，这些统计关系与周期振幅、持续时间和形状有关。这个问题总是得到特别的关注，因为它对太阳活动预测很重要。讨论了具有涨落α效应的平均场发电机模型的统计性质。此外，我们估计的动力学性质的模型的长期和短期的时间尺度，并比较它的动态的太阳黑子数数据集。
2012-11-11 astro-ph.SR
Dynamo model for grand maxima of solar activity: can superflares occur on the Sun?
最近关于类太阳恒星超级耀斑的数据和过去关于太阳活动的放射性碳数据都表明了异常高磁活动的短暂时期。我们提出了一个解释的框架内的太阳发电机模型波动参数的盛大活动最大值。太阳型发电机是振荡的，因为太阳型差异旋转与正（在北半球）α效应相结合。人工反转α效应中的符号将发电机改变为具有比循环发电机的振幅大数百倍的磁能的稳定状态。因此，在磁周期的增长阶段，足够大的和持久的波动逆转了α效应的符号，可以导致一个稳定的发电机的瞬态变化，具有显著增加的磁能。这一定性情景的大活动最大值支持的发电机模型的计算与波动的α效应。几千个磁周期的计算统计给出了具有非常高的磁能的周期的例子。然而，我们的初步估计表明，太阳超级耀斑的概率极低。
2016-05-04 astro-ph.SR
Importance of Meridional Circulation in Flux Transport Dynamo: The Possibility of a Maunder-like Grand Minimum
经向环流是通量输送发电机模式的重要组成部分。我们已经研究了它的重要性的周期，太阳活动周期的振幅，并在这些模型中产生的Maunder-like大极小。首先，我们通过改变纬向环流速度来模拟过去23个太阳黑子周期的周期。如果发电机是在一个扩散主导的制度，那么我们发现，大多数的周期振幅也得到了一定程度上建模时，我们的模型周期。接下来，我们提出，在蒙德极小期开始时，纬向环流的振幅下降到一个低值，然后在几年后再次增加。一些独立的研究也支持这一假设。有了这个假设，扩散主导的发电机能够非常好地再现蒙德极小值的许多重要特征。如果发电机处于扩散主导的状态，那么较慢的纬向环流意味着极向场在通过对流区的传输过程中有更多的时间扩散，使发电机变弱。这一结果有助于对周期振幅和Maunder-like极小值进行建模。然而，我们无法重现这些结果，如果发电机是在一个平流主导的制度。
2010-11-04 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
The mean-field solar dynamo with double cell meridional circulation pattern
日震学的最新发现以及太阳全球动力学直接数值模拟的进展表明，在每个太阳半球，赤道环流形成了对流区中沿赤道的两个单元。我们研究了具有这种双胞双对称环流的平均场太阳发电机的性质。发电机模型还包括现实的太阳差旋转（包括速跃层和地下剪切层）的配置文件，并考虑到湍流泵，各向异性湍流扩散率和磁螺旋守恒的影响。相反，以前的磁通量传输发电机模型，它被发现，发电机模型可以鲁棒地再现太阳磁循环的基本属性为广泛的模型参数和环流速度。当纬向环流的表面速度约为12 m/s时，与观测结果的符合最好。对于这种环流速度，模拟的太阳黑子活动与极区磁场表现出良好的同步性。在过去的太阳黑子周期21和22中确实观察到了这种同步。我们比较了太阳黑子数和极场强度的理论和观测相图，并讨论了第23周的特殊性质。
2013-06-08 astro-ph.SR
Formation of starspots in self-consistent global dynamo models: Polar spots on cool stars
对冷恒星的观测揭示了它们表面的暗斑状特征。与太阳黑子相比，恒星黑子可以更大或覆盖恒星表面的更大部分。虽然太阳黑子只出现在低纬度地区，但在极地地区也可以发现星斑，特别是在快速旋转的恒星上。太阳黑子被认为是由于太阳内部深处升起的磁通量管爆发而产生的。强磁场局部地减少了到太阳表面的对流热传输。这种通量管模型也被用来解释星点的性质。然而，这些模型使用了几个简化，到目前为止，太阳黑子或恒星黑子的产生还没有被证明在恒星磁对流的自洽模拟。在这里，我们表明，直接数值模拟的分布式发电机在密度分层旋转球壳可以自发地产生冷点。模型内部的对流产生大尺度的磁场，与近地表颗粒对流相互作用，导致强烈的磁通量集中和星点的形成。在模式中，形成相当大的高纬度斑点的先决条件是足够强的密度分层和快速旋转。我们的模型提出了一种替代机制的星点形成分布式发电机行动。
2014-11-20 astro-ph.SR
Revisited sunspot data: A new scenario for the onset of the Maunder minimum
蒙德极小期形成了大极小期的原型，详细了解其时间发展对处理长期太阳活动演化的太阳发电机理论具有重要影响。在这里，我们重新考虑目前的大极小的一般情况下，使用新恢复的太阳黑子观测G。马尔库塞和修订一些早期的不确定的数据，1636- 1642年期间，即，蒙德极小期开始前的一个太阳活动周期。新的和修订的数据大大改变了蒙德极小期之前的太阳黑子周期的大小，从60- 70下降到大约20，这意味着可能是一个逐渐开始的最低活动减少开始前两个周期。蒙德极小期的修订方案，通过大太阳/恒星活动极小期的范例，对太阳/恒星发电机理论的观测限制集中于长期研究和大极小期的发生。
2011-03-08 astro-ph.SR
Long-term variability of the solar cycle in the Babcock-Leighton dynamo framework
我们使用一个新的三维Babcock-Leighton发电机模型来探讨太阳活动周期变化的原因。在这个模型中，基于对流区底部的环形磁通，双极磁区（BMR）的统计特性从观测到的分布产生。我们发现，在BMR倾斜一点淬火是足够的稳定发电机的增长。BMR爆发的随机性和非线性使得极向场不均匀，并导致太阳活动周的某些变化。然而，当观察到的散射的BMR倾斜周围的乔伊定律的标准偏差为$15^\circ$，被认为是，我们的模型产生的太阳周期的变化，包括南北不对称的观测。磁场的形态与观测结果非常相似，特别是表面径向场具有更混合的极性场。观测到的散射也产生极大极小值。在11,650年的模拟中，检测到了17个大极小值，并且模型在$11\%$的时间内保持在这些大极小值中。当我们将倾斜散射加倍时，模型会产生正确的极小值统计。重要的是，发电机甚至在只有几个BMR的大极小期间继续，而不需要任何额外的α效应。其原因是向下的磁泵作用抑制了磁通量在表面上的扩散。磁泵也有助于实现11年的磁周期使用所观察到的BMR通量分布，即使在高扩散率。
2018-05-13 astro-ph.IM astro-ph.SR
Orbit-Spin Coupling, the Solar Dynamo, and the Planetary Theory of Sunspots
本文提出轨道-自旋耦合机制替代行星潮汐模型解释太阳活动变化，给出1660-2220年力矩数据，并结合太阳黑子数、黑尔周期和总辐照度提出三组分模型，为施瓦贝周期和黑尔周期变率提供物理解释。
2023-09-20 astro-ph.EP astro-ph.SR
A Stochastically Forced Time Delay Solar Dynamo Model: Self-Consistent Recovery from a Maunder-like Grand Minimum Necessitates a Mean-Field Alpha Effect
太阳磁场活动的波动，包括像蒙德极小期这样的大极小期，对空间和行星环境有着重要的影响。然而，这种极端波动的基本动力仍然不清楚。在这里，我们使用一种新的数学模型的基础上随机强迫，非线性延迟微分方程研究太阳周期波动，其中，时间延迟捕获物理之间的空间隔离发电机源区域在太阳内部的磁通量运输。使用这个模型，我们明确地表明，Babcock-Leighton极向场源的基础上分散的倾斜双极太阳黑子通量，单独，不能恢复太阳黑子周期从一个盛大的最小值。我们发现，一个额外的极向场源有效的弱场-螺旋湍流驱动的平均场α效应-是必要的太阳黑子周期的自洽恢复从盛大极小事件。
2014-05-19 astro-ph.SR
The Extended Solar Cycle: Muddying the Waters of Solar/Stellar Dynamo Modeling Or Providing Crucial Observational Constraints?
1844年，施瓦贝发现太阳黑子的数量在大约11年的时间内增加和减少，这种变化被称为太阳黑子周期。大约80年后，黑尔描述了太阳磁场的性质，确定太阳磁极的周期大约需要22年。还发现，太阳黑子的纬度分布类似于蝴蝶的翅膀，表明太阳黑子在每个半球的迁移，在未来11年中突然开始在中纬度向太阳赤道迁移。这些太阳黑子图案在赤道上是不对称的。在其间的几年里，人们推断太阳（和类太阳恒星）具有磁活动周期，被认为是发电机过程的物理表现，这是恒星内部复杂的循环运输过程的结果。了解太阳的磁性，它的起源和它的变化，已经成为一个基本的科学目标--磁性的分布，以及它与对流过程的相互作用，驱动着外层大气中的各种等离子体过程。在过去的几十年里，一系列的诊断技术已经被用来系统地研究更精细尺度的磁化物体和相关现象。这些模式被称为“扩展太阳周期”（ESC）。ESC的模式似乎将活动蝴蝶的翅膀延伸到太阳黑子模式形成前近十年，并延伸到更高的太阳纬度。在这篇简短的评论中，我们描述了他们的观测模式的ESC和讨论可能的连接到太阳发电机，因为我们离开了一个多国合作，通过混合的存档和当代数据分析，以提高太阳发电机的理解和建模的目标，调查太阳磁场的起源。
2018-07-19 astro-ph.SR
No evidence for absence of solar dynamo synchronization
本文通过分析过去千年的宇宙成因放射性核素数据，发现由$^{14}$C推断的太阳黑子数据与同步的太阳发电机模型相符，证实了金星-地球-木星系统大潮的同步作用。
2023-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR
Can the long-term hemispheric asymmetry of solar activity result from fluctuations in dynamo parameters?
观测到的太阳黑子活动的半球不对称性具有在几个太阳周期的时间尺度上变化的规律性成分，其起源和性质目前仍有争议。本文讨论的问题，是否长期的半球不对称性，可以从随机变化的太阳发电机参数的时间和纬度。在观测到的太阳黑子群的倾斜角的散射估计推断极向场再生发电机机制的波动约束。根据这些约束条件，设计了一个Babcock-Leighton型$α$ -效应起伏的发电机模型，并计算了大量的磁周期，对它们的半球不对称性进行了统计分析。半球的不对称性，在模拟发电机的结果，从一个赤道对称的振荡磁场的一部分的存在。次主导四极振荡是由主导偶极振荡通过波动$α$效应的赤道对称部分随机强迫的。各个周期的不对称性的幅度和意义在四个发电机周期的时间尺度上变化。变化是不规则的，即不是周期性的。该模型表明，在极磁场的不对称性，在太阳极小期可以作为一个前兆，在未来的太阳黑子活动的不对称性。
2019-03-26 astro-ph.SR
Sunspot Sizes and The Solar Cycle: Analysis Using Kodaikanal White-light Digitized Data
太阳黑子的大小在一个太阳活动周期的进程中变化很大。对不同太阳黑子大小的长期变化研究是更好地理解太阳黑子形成的基本过程及其与太阳发电机的联系的关键。Kodaikanal白光数字化档案提供了90年（1921-2011）的每日太阳黑子观测。使用不同的大小标准上检测到的个人太阳黑子，我们产生了每年平均太阳黑子面积的时间序列，以及为个人半球。在本文中，我们使用了太阳黑子面积值，而不是在早期的研究中使用的太阳黑子数。对这些不同时间序列的分析表明，太阳黑子周期的不同性质取决于太阳黑子的大小。“奇偶规则”、周期最大值期间的双峰和面积数据中的长期周期性被发现存在于特定的太阳黑子大小中，而在其他大小范围中不存在或不那么突出。除此之外，我们还发现了一系列的周期性的不对称指数有一个依赖于太阳黑子的大小。这些统计差异在不同的大小范围内可能表明，一个复杂的发电机行动是负责的产生和动态的太阳黑子与不同的大小。
2016-10-08 astro-ph.SR
Cycling Dynamo in a Young Sun: Grand Minima and Equatorward Propagation
我们评估的全球规模的发电机行动中实现了一个类似太阳的恒星以三倍于太阳的速度旋转的模拟。三维磁流体滞弹性球谐程序，使用斜率限制扩散，捕捉对流和发电机过程中这样一个年轻的太阳。模拟是在一个球壳，包括3.8密度尺度高度的太阳能对流区。我们发现，发电机行动具有高度的时间变化发生，许多周期性的极性反转每6.2年。磁场能量也会有规律地上升和下降，完成一个极性周期需要两个磁场能量周期。这些磁能循环是由洛伦兹力对差动旋转的反馈引起的，而极性反转是由于赤道发电机和极地发电机的空间分离而存在的。此外，赤道迁移的环向场被发现，这是联系到不断变化的差异旋转和近地面剪切层。这个模拟也进入了一个持续大约20年的最小值，之后发电机恢复了其正常的极性周期。
2013-10-31 astro-ph.SR
Convective Dynamo Simulation with a Grand Minimum
评估了在模拟以太阳速度三倍旋转的类太阳恒星中实现的全球尺度发电机作用。三维MHD滞弹性球谐函数（ASH）的代码，增加了粘度最小化计划，捕捉对流和发电机过程中，这G型星。模拟是在一个球壳，包括3.8密度尺度高度的太阳能对流区。结果发现，发电机的行动与高度的时间变化发生，许多周期性的极性反转发生大约每6.2年。磁能也有规律地上升和下降。磁能量循环产生于洛伦兹力对差动旋转的反馈，而导致极性反转的过程则更为复杂，似乎是由对流与平均环向场的相互作用引起的。此外，赤道迁移的环向场被发现，这是联系在一起的变化的微分旋转，并可能到一个非线性发电机波。这个模拟也进入了一个持续大约20年的大极小期，之后发电机恢复了其正常的极性周期。
2015-03-13 astro-ph.SR
Why does the Sun's torsional oscillation begin before the sunspot cycle?
虽然太阳的扭转振荡被认为是由与太阳黑子周期相关的洛伦兹力驱动的，但这种振荡在太阳黑子周期前2- 3年就开始了。我们提供了一个理论上的解释，这与太阳发电机模型的帮助下，有一个纬向环流穿透略低于底部的对流区，因为只有在这样的发电机模型的强大的环向场形成前几年的太阳黑子周期，并在一个较高的纬度。
2009-07-28 astro-ph.SR
The Global Solar Dynamo
简要总结了太阳发电机研究所依据的各种观测和限制。然后简短地回顾了表明太阳能发电机是巴布科克-莱顿类型的阿尔法-欧米茄发电机的论点。主要的未决问题仍然与次表面动力学有关，包括为什么太阳黑子出现在熟悉的蝴蝶翅膀中的首选纬度，为什么周期约为11年，以及为什么太阳黑子群相对于赤道倾斜（乔伊定律）。接下来，我们转向磁螺旋度，其守恒性质已被确定与大尺度磁场在大磁雷诺数的直接数值模拟中发现的下降。然而，穿过太阳表面的螺旋度磁通量可以缓解这个问题，并将理论与观测联系起来，这将在后面讨论。
2016-02-04 astro-ph.SR
Nature of grand minima and maxima from fully non-linear Flux-Transport Dynamos
我们的目标是调查的性质和发生的大太阳极小和极大的周期，这是观察到的太阳代用记录，如10 Be和14 C，使用一个完全非线性的Babcock-Leighton型通量输运发电机，包括动量和熵方程。在湍流雷诺应力的作用下，产生了差旋和纬向环流，并受到磁场的反作用。为了在我们的模拟中产生极大极小和极大似周期，我们在角动量输运过程中使用了随机波动，即λ机制和Babcock-Leighton机制。为了验证在我们的模拟中识别出的极大值和极小值的性质和发生情况，我们使用了等待时间分布分析，这反映了潜在的分布是来自随机过程还是记忆过程。结果表明，在大多数情况下，极大值和极小值的分布揭示了这些事件的性质起源于无记忆过程。我们还发现，在我们的模拟中，纬向环流的速度往往是较小的大最大期间，而它是在大最小时期的速度。在极大期，径向旋转差趋于较大，而在极小期，径向旋转差趋于较小。另一方面，纬度差异旋转被发现是在大极小期较大。
2017-10-24 astro-ph.SR
Parity fluctuations in stellar dynamos
从太阳黑子记录的太阳蝶形图的观测表明，宇称持续波动，远离整体，近似偶极结构。我们使用一个简单的平均场发电机模型与太阳一样的旋转规律，并扰动的$α$ -效果。我们发现，相对于旋转赤道的磁场的奇偶性可以证明我们所描述的共振行为，而磁能的行为或多或少的预期方式。我们讨论了可能的应用程序的背景下，从偶极对称的太阳磁场的各种偏差的现象，从档案太阳黑子数据的分析报告。我们推断，我们的模型产生的波动场宇称，因此在蝴蝶图，这是一致的，与观察到的fluctaions在太阳的行为。
2017-05-24 astro-ph.SR
Recovery of the Solar Cycle from Maunder-like Grand Minima Episodes: A Quantification of the Necessary Polar Flux Threshold through Solar Dynamo Simulations
本研究通过带随机强迫的数千年太阳发电机模拟，量化了太阳从类蒙德极小期的大极小事件中恢复、重启极性反转所需的极区磁通量阈值，发现大极小期时长与起始速率无关，提出了大极小期恢复的预测方法，同时指出大极小期起始预测仍存挑战。
2025-09-04 astro-ph.SR
Grand minima and intermittency in near-critical convection-driven dynamos
Institute of Physics, University of Graz（格拉茨大学物理研究所）；Institut für Sonnenphysik (KIS)（太阳物理研究所）
通过三维旋转磁流体动力学模拟发现，近临界对流驱动发电机的超临界性越低，长期变异性越强，弱超临界性是太阳极小期出现的原因，早期全球发电机模拟因超临界性过高未出现极小期。
2026-10-14 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Solar Cycle Variability Induced by Tilt Angle Scatter in a Babcock--Leighton Solar Dynamo Model
我们提出了一个三维巴布科克-莱顿发电机模型，是持续的明确出现和分散的双极磁区（BMR）的结果。平均而言，每个BMR都有一个由乔伊定律给出的系统倾斜。随机性和非线性的BMR出现我们的模型产生可变的磁周期。然而，当我们允许倾斜角的随机散射来模拟观测到的偏离乔伊定律时，我们发现磁周期的变化更多。我们发现，观测到的标准偏差在乔伊定律的$σ_δ= 15^\circ$产生的变化与观测到的太阳活动周期的变化$\sim $ 32%，量化的太阳黑子数最大值之间的1755- 2008。我们还发现，倾斜角散射可以促进大极小值和大极大值。$σ_δ= 15^\circ$在大极小期所花费的时间比从宇宙成因同位素推断的太阳的时间要少一些（大约9%比17%）。然而，当我们将倾斜散射加倍为$σ_δ= 30^\circ$时，模拟统计数据与太阳相当（$\sim $在极大极小值中占18%，在极大值中占$\sim 10$ %）。虽然Babcock-Leighton机制是极向场的唯一来源，但我们发现，即使在倾角波动较大的情况下，我们的模拟也始终保持磁循环。我们还表明，倾斜淬火是一个可行的和有效的机制发电机饱和;抑制的倾斜只有1-2 $^\circ$是足以限制发电机的增长。因此，任何可能观测到的太阳倾斜猝灭的特征都可能是微妙的。
2017-08-13 astro-ph.IM astro-ph.SR
A Standard Law for the Equatorward Drift of the Sunspot Zones
通过计算1874年5月至2011年6月每次太阳自转的太阳黑子区域的质心位置，确定了每个半球太阳黑子区的纬度位置。当这些质心位置绘制和分析的时间从每个太阳黑子周期最大值的函数出现系统的差异，在位置和赤道漂移率作为太阳黑子周期振幅的函数。相反，如果这些质心位置被绘制并分析为每个太阳黑子周期最小值的时间函数，那么位置和向赤道漂移率的大部分差异就会消失。如果使用曲线拟合来确定开始时间（从最小值的时间变化多达8个月），则剩余的差异完全消失。相对于这个开始时间测量的太阳黑子带纬度和向赤道漂移遵循所有周期的标准路径，不依赖于周期强度或半球优势。虽然第23个周期在其长度和它产生的极场强度方面都很特殊，但它也没有显示出与这个标准有明显的变化。这一标准定律，以及缺乏随太阳黑子周期特征的变化，与发电机波机制一致，但与目前太阳黑子区向赤道漂移的通量传输发电机模型不一致。
2011-08-09 astro-ph.SR
A Solar Dynamo Model Driven by Mean-Field Alpha and Babcock-Leighton Sources: Fluctuations, Grand-Minima-Maxima and Hemispheric Asymmetry in Sunspot Cycles
极端的太阳活动波动和太阳极大极小期的发生，是太阳活动周期中公认的观测特征。然而，这种极端的活动波动和太阳周期的动态在蒙德迷你事件仍然不清楚。我们探索这种极端的太阳活动波动的起源和双极向场源的作用，即Babcock-Leighton机制和平均场α效应在太阳周期的动态。我们主要集中在进入和恢复从大极小期的情节，如蒙德极小期和太阳周期的动态。我们使用一个运动学太阳发电机模型与一个新的设置，其中随机扰动力两个不同的极向场α效应。我们探索不同的制度，这些极向源具有不同的操作阈值的操作，以确定每个的重要性。在两个半球中独立地实施扰动，这使得人们能够研究太阳黑子出现时半球耦合和半球不对称的水平。从模拟进行，我们确定了几种不同的方式，发电机可以进入一个宏伟的最小插曲。虽然波动的任何$α$的影响，可以触发不稳定性，我们发现，平均场α效应是至关重要的恢复太阳周期从一个宏伟的极小插曲，一个巴布科克-莱顿源单独，未能实现。我们的模拟还展示了其他周期动态。我们的结论是，在两个相互作用的极向场源的随机波动工作与不同的操作阈值是一个可行的候选人，触发极端的太阳活动的情节和平均场α效应能够工作在弱，次均分场是至关重要的恢复太阳周期后，延长太阳极小期。
2018-03-29 astro-ph.SR
A theoretical study of the build-up of the Sun's polar magnetic field by using a 3D kinematic dynamo model
我们开发了一个三维的运动学自我维持的太阳发电机模型，其中的极向场的产生是从倾斜的双极太阳黑子对放置在太阳表面的强环向场的区域上方，通过使用SpotMaker算法，然后这个极向场的速度跃层的运输主要是由湍流扩散引起的。在一定的参数范围内，我们得到了一个偶极解。我们使用这个模型来研究极性磁场的建立，并表明，从表面通量输运（SFT）模型获得的一些见解必须进行修订。我们把一个双极黑子对放在一个半球上，把两个对称的黑子对放在两个半球上，结果发现它们产生的极场由于低纬极向通量的向上平流而消失，出现相反符号的径向通量，然后被纬向流向极向平流输送。我们还研究了一个大的太阳黑子对，违反黑尔的极性定律将在极场的效果。我们发现会有一些影响-特别是如果反黑尔对在周期的中期出现在高纬度地区-尽管这种影响不是很明显。
2017-01-25 astro-ph.SR
Grand Minima and Equatorward Propagation in a Cycling Stellar Convective Dynamo
三维磁流体动力学（MHD）滞弹性球谐函数（ASH）代码，使用斜率限制扩散，捕捉对流和发电机过程中实现的全球尺度恒星对流模拟的模型太阳质量的恒星旋转在三倍的太阳率。发电机产生的磁场具有许多时间尺度，大约每6.2年发生一次显著的极性周期。磁场形成大规模的环形圈，其形成与低Rossby数的对流在这个模拟。极性反转与大尺度磁场的弱差旋转和电阻性崩溃有关。赤道迁移的磁场，这是由于强烈的调制的差异旋转，而不是发电机波。来自赤道的磁通量向极迁移最终导致高纬度磁场极性的反转。该模拟还进入了低纬度地区持续约16年（约2.5个极性周期）的磁能减少的间隔，在此期间极性周期被破坏，之后发电机恢复其常规极性周期。对这个最小值的分析表明，它可能是通过对称和反对称发电机家族的相互作用而产生的。这种间歇性发电机状态可能是由于模拟相对较低的磁普朗特数。基于平均场的分析表明，该发电机模拟是$α$ - $Ω$型。的时间尺度，似乎是相关的磁极性反转也确定。
2015-07-10 astro-ph.SR
The irregularities of the sunspot cycle and their theoretical modelling
11年的太阳黑子周期有许多不规则性，其中最突出的是太阳黑子可能在几个周期内看不到的大极小期。在总结了有关太阳黑子周期不规则性的观测资料后，我们介绍了目前解释11年太阳黑子周期最成功的理论模型--通量输运发电机模型。然后，我们分析了非线性和随机波动在创建的不规则性各自的作用。我们还讨论了最近人们如何认识到纬向环流的波动也可能是不规则性的一个来源。最后，我们指出，在极向场产生的波动和波动的纬向环流一起可以解释发生的大极小。
2013-12-12 astro-ph.SR
Dynamo Models of the Solar Cycle: Current Trends and Future Prospects
太阳黑子的周期性出现所体现的太阳磁周期，通过产生现在所称的空间天气，对我们的空间环境和天基技术产生了重大影响。太阳磁场输出的长期变化还通过调节太阳辐照度影响行星大气和气候。在这里，我总结了目前的理解这个磁周期的状态，突出重要的观测约束，详细介绍了动态发电机建模方法和评论未来的前景。
2011-10-26 astro-ph.EP astro-ph.SR
Grand Minima and North-South Asymmetry of Solar Activity
建立了一个球壳太阳型发电机模型，考虑了极向场产生机制随时间和纬度的随机变化。该模型显示了可重复的时代强烈降低幅度的磁周期类似的蒙德最低限度的太阳活动。发电机参数对纬度的随机依赖性破坏了所产生场的赤道对称性。该模型显示的相关性的发生与偏离的发电机场偶极宇称的大极小。因此，磁活动南北不对称性的增加可能是向大极小过渡的一个指标。这种相关性的定性解释建议。在模型中的大极小值的统计接近泊松随机过程，表明一个大极小值的开始是统计独立于先前的最小值。
2013-10-22 astro-ph.SR
The Waldmeier Effect in Sunspot Cycles
我们讨论了Waldmeier效应的两个方面，即（1）太阳黑子周期的上升时间与其强度（WE1）反相关和（2）太阳黑子周期的上升速率与其强度（WE2）相关。通过对四个不同数据集的分析，我们得出结论，WE1和WE2都存在于所有数据集中。我们研究这些影响，理论上通过引入适当的随机波动，在我们的定期太阳发电机模型。
2010-08-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
The unusual minimum of sunspot cycle 23 a consequence of Sun's meridional plasma flow variations
过去四个世纪的直接观测表明，在太阳表面观测到的太阳黑子数量周期性变化，经历连续的最大值和最小值。在第23个太阳黑子周期之后，太阳进入了一个长期的极小期，其特征是极磁场非常弱，并且异常多的日子没有太阳黑子。太阳黑子是强磁化区域，由发电机机制产生，该机制通过等离子体流重新产生太阳极场。在这里，我们报告的结果，从运动发电机模拟表明，在一个周期的前半部分，一个快速的纬向流，其次是一个较慢的流量在后半部分，再现了太阳黑子周期23 -大量的一尘不染的日子和一个相对较弱的极场的最小值的特性。我们的模型预测，在一般情况下，非常深的极小值与弱极场。太阳黑子支配太阳辐射能量和无线电通量，并与极场，调制的太阳风，日光层开放通量，因此在地球上的宇宙射线通量，因此，我们的研究结果提供了一个因果关系之间的联系，太阳内部动态和这些日光层强迫参数的非典型值在最近结束的太阳极小期。
2013-03-02 astro-ph.SR
