Long-Term Measurements of Sunspot Magnetic Tilt Angles
近30,600个太阳黑子的矩形是使用1974年至2012年威尔逊山每日平均磁图和1996年至2010年MDI/SoHO磁图确定的。在一个太阳活动周期内,超过90%的太阳黑子都遵循黑尔定律,在东西方向上具有正常的极性排列。中位倾斜随纬度的增加而增加(乔伊定律),每增加一个纬度,平均倾斜率约为0.5度。在一个给定的纬度上,黑子的直角基本上不随时间变化,但它们平均每年减少约0.9度,这一趋势在很大程度上反映了蝴蝶图之后的乔伊定律。我们发现两个半球的平均倾斜角是不对称的。平均而言,在所有纬度带,南半球的倾斜度都大于北半球,并且差异随着纬度的增加而增加。
2012-09-07 astro-ph.SR
Bimodal Distribution of Area-Weighted Latitude of Sunspots And Solar North-South Asymmetry
我们使用纬度中心(COL)研究了1874年至2009年观测到的太阳黑子的纬度分布。我们通过每个日历月的太阳黑子面积加权平均纬度来计算COL。然后,我们形成COL的纬度分布的太阳黑子分别出现在北半球和南半球,并在两个半球的无符号和有符号的纬度,分别。我们重复的分析与子集划分的标准的基础上,半球是占主导地位的一个给定的太阳周期。我们的主要发现如下:(1)COL在每个循环中不是随时间单调递减的。在每一个太阳活动极大期周围都可以看到小的隆起(或短的高原)。(2)从每个半球产生的COL的分布是双峰的,这可以很好地表示为双高斯函数。(3)就双高斯函数的主分量而言,对于给定的数据子集,由于太阳黑子出现在两个不同半球的分布是相似的。无论哪一个半球是磁性主导的,双高斯函数的主要成分似乎相对不变。(4)当北(南)半球占优势时,双高斯函数的次分量在北(南)半球的宽度约为南(北)半球的两倍。(5)对于用符号纬度平均的COL的分布,其分布基本上由单个高斯函数描述,当北(南)半球占主导地位时,它向正(负)侧移动。最后,我们简要讨论了这些发现对太阳活动变化的影响。
2011-08-05 astro-ph.SR
Flux-tubes forming instability near the base of the rotating convection zone: A possible explanation for low latitudes of sunspots
从对流层底部到太阳表面的强磁场通量管的上升已被证实是太阳黑子形成的一种可能机制。然而,具有足够强度(~10^5 G)的磁通管的起源还不确定。本文考虑了大尺度环形磁场对流热输运的磁抑制所引起的不稳定性作为通量管形成机制的候选者。考虑采用的分析依赖性的涡流扩散的磁场提供的平均场磁流体力学。的不稳定性往往会产生区域的空间尺度的顺序为100毫米的对流区的底部的场强增加。与11年周期相比,不稳定性的特征增长时间很短。不稳定性开始的阈值场强从赤道附近的几百高斯增加到中纬度的几千高斯。不稳定扰动的增长率随纬度的增加而减小。这些纬度趋势可能是观测到的太阳黑子活动局限于近赤道带的原因。
2020-03-20 astro-ph.SR
Comparison of the shape and temporal evolution of even and odd solar cycles
结果主成分分析证实了格涅维舍夫间隙(GG)的存在,太阳活动周期约40%的周期开始。太阳黑子面积数据的时间演变,甚至周期表明,GG存在至少在95%的置信水平,为所有大小的太阳黑子。另一方面,GG是较短的,统计上不显着的奇数周期的航空太阳黑子数据。此外,对SC 12-SC 23的偶数周期和奇数周期的太阳黑子面积大小的分析表明,最大的差异是在4.2-4.6年,其中偶数周期的总面积远小于奇数周期。偶数周期的单个太阳黑子的平均面积在这段时间内也较小。时间演化的统计分析表明,北方太阳黑子群的最大化早于南方太阳黑子群的偶数周期,但同时为奇数周期。此外,奇数周期的时间分布比偶数周期的时间分布稍显尖峰。偶周期和奇周期的偏度分别为0.37和0.49,峰度分别为2.79和2.94。偶数周期的偏度和峰度之间的相关系数为0.69,奇数周期的相关系数为0.90。结论.奇偶黑子周期的独立PCA表明,奇周期比偶周期更不均匀,尤其是在GSN数据中。然而,偶数周期有两个异常周期:SC 4和SC 6。根据黑子面积大小数据的分析,GG在偶数周期比奇数周期更明显。我们还提出了另一个Waldmeier型规则,即,我们发现了太阳黑子群周期的偏度和峰度之间的相关性。
2020-04-08 astro-ph.SR stat.AP
The solar magnetic field since 1700: I. Characteristics of sunspot group emergence and reconstruction of the butterfly diagram
我们使用的太阳黑子群的历史记录,由英国皇家格林尼治天文台编制的太阳黑子数一起导出太阳黑子群出现的周期相位和强度的依赖性的统计特性。特别是,我们讨论了太阳黑子群的纬度,经度,面积和倾斜角的函数的周期强度和时间在太阳活动周期。利用这些经验特征,根据Wolf和群黑子数重建了1700年以后的太阳黑子群出现时纬图(蝴蝶图)。这种重建将有助于研究太阳磁场的长期演化。
2011-02-07 astro-ph.SR
Which Solar Latitude Follows the Sunspot Cycle Exactly?
本研究利用百年Ca II K光谱日像图数据,通过互相关分析发现超米粒组织通道宽度和强度在南北纬约11-22°处与太阳黑子周期强相关(约0.8),但无单一纬度对所有量都恰好跟随周期,这对太阳表面磁通输运和紫外辐照度变化研究有重要意义。
2025-09-12 astro-ph.SR
Role of sunspot latitude versus tilt in determining the polar field and amplitude of the next cycle: Cause of the weak Solar Cycle 20
本文通过分析太阳黑子面积、纬度和倾角对极区磁场的影响,揭示平均倾角变化在决定活动周强度中起主导作用,并指出第19周倾角减小是导致第20太阳周较弱的主因,强调了倾角抑制在太阳发电机中的关键调节作用。
2025-11-07 astro-ph.IM astro-ph.SR
Low-Latitude Sunspot Group Tilt Angles in 15-24 Activity Cycles
本研究分析15-24太阳活动周活动区倾斜角,利用多天文台数据确定低纬度双极区临界纬度$θ_{cut}$,发现不同观测数据对应的$θ_{cut}$值,为太阳活动周强度预测提供关键参数。
2025-09-23 astro-ph.SR
Width of Sunspot Generating Zone and Reconstruction of Butterfly Diagram
根据Greenwich-NOAA/USAF扩展的太阳黑子群星表,论证了描述太阳黑子生成带纬度宽度的参数与当前太阳活动水平密切相关,太阳活动的增长导致太阳黑子生成带的扩大。太阳黑子数与SGZ宽度的比值在一定的黑子数水平上表现出饱和状态,在此水平以上,活动的增加主要是由于SGZ的扩张。结果表明,太阳黑子的平均纬度可以从太阳活动的振幅重建。利用Hoyt和Schatten(1998)得到的关系式和太阳黑子群的数量,重建了18世纪和19世纪上半叶太阳黑子群的纬度分布(“蒙德蝴蝶图”),并与历史上的太阳黑子观测结果进行了比较。
2010-11-22 astro-ph.SR
Re-examining Sunspot Tilt Angle to Include Anti-Hale Statistics
太阳黑子群和双极磁区(BMR)是太阳活动周期的观测诊断。我们使用了1974-2014年的德布勒森光电数据(DPD),该数据通过日常白光观测确定了太阳黑子的倾斜角,以及Li & Ulrich提供的数据,该数据使用1974-2012年的威尔逊山磁图确定了太阳黑子的磁倾斜角。磁图允许BMR的倾斜角是反黑尔配置,因此倾斜值范围从0到360°,而不是更常见的$\pm$ 90°。我们探讨了传统的蝴蝶图上的磁倾斜角的视觉表示绘制的平均面积加权纬度的本影活动在每个双极太阳黑子群,包括倾斜信息。倾斜角度在单个周期和半球的过程中的大的分散阻止了乔伊定律在没有进一步分箱的情况下在倾斜蝴蝶图中被视觉识别。反黑尔地区的平均纬度与两半球所有地区的平均纬度没有差异。反海尔黑子倾斜角的分布广泛地分布在0 °和360°之间,与它们预期的乔伊定律角相比,东西排列的倾向性较弱。反黑尔黑子的大小分布与所有黑子的分布相似,这表明反黑尔黑子并没有最佳的大小。我们报告说,8.4%的$\pm$ 0.8%的双极太阳黑子区被错误分类为黑尔在传统的目录。由于磁赤道和日面赤道的不重合,在赤道5°以内的群体中,这一百分比略高。
2014-12-16 astro-ph.SR
Tracing sunspot groups to determine angular momentum transfer on the Sun
本文的目的是调查雷诺应力,并检查是否是合理的,他们负责向太阳赤道的角动量转移。分析了纬向速度、自转速度残差以及速度之间的相关性。我们使用了来自GPR(格林威治摄影结果)和SOON/USAF/NOAA(太阳观测光学网络/美国空军/国家海洋和大气管理局)数据库的太阳黑子群位置测量结果,涵盖了1878年至2011年的时间段。为了计算速度,我们使用了太阳黑子群的日常运动。为了避免太阳临边效应,样本也被限制在中央子午线距离(CMD)的$\pm$ 58 \degr。我们主要研究了太阳活动周期相位和纬度对速度分布的影响。我们发现,太阳黑子群的纬向运动是从所有可用的纬度和太阳周期的所有阶段的活动中心。椭圆速度的范围是$\pm10$ m s $^{-1}$。水平雷诺应力在所有可用纬度上均为负值,表明在$b\approx\pm$ 30 $^{0}$处存在最小值($q\approx$ - 3000 m $^2$ s $^{-2}$)。在我们的惯例中,这意味着角动量向太阳赤道传输,与观测到的太阳旋转轮廓一致。
2014-01-23 astro-ph.SR
Tilt of sunspot bipoles in Solar Cycles 15 to 24
本文利用威尔逊山天文台最新数字化的黑子图像,研究了活动区倾角的纬度依赖性及其随太阳活动周的变化。这些图片涵盖了从1917年到现在的时期,包含了太阳黑子中磁场的极性和强度的信息。我们识别出具有相同极性的太阳黑子群,并利用这些黑子群形成“双极对”。这些双极对的方向被用来测量它们的倾斜。我们发现倾斜的纬度廓线并不像以前大多数研究所假定的那样随纬度单调增加,而是在25- 30度左右有一个明显的最大值。倾角($γ$)对纬度($φ$)的函数依赖性为$γ= (0.20\pm 0.08) \sin (2.80 φ) + (-0.00\pm 0.06)$。我们还发现,纬度依赖的倾斜变化从一个太阳周期到另一个,但较大的倾斜似乎并没有导致更强的太阳周期。最后,我们发现存在一个系统的偏移倾斜的活动区域(非零倾斜在赤道),奇数周期表现出负偏移和偶数周期显示的正偏移。
2018-07-20 astro-ph.SR
Doppler velocity of $m=1$ high-latitude inertial mode over the last five sunspot cycles
本文利用MWO、GONG和HMI跨越五个太阳活动周的多普勒数据,研究了m=1高纬惯性模的长期演化,发现其振幅与太阳黑子数和60°纬度自转速率显著反相关,频率呈长期下降趋势,为理解高纬模与较差自转及磁活动的相互作用提供了关键观测依据。
2025-01-10 astro-ph.SR
Computer-aided measurement of the heliographic coordinates of sunspot groups
日面坐标用于确定太阳特征的位置,特别是太阳表面的太阳黑子群。跟踪太阳黑子群的位置可以提供有关太阳自转和太阳黑子群在太阳活动周中的运动行为的信息。定义了两个日面坐标:卡林顿和斯托尼赫斯特。这里使用的计算取决于三个太阳参数,位置角P,纬度角Bo和起始经度Lo。这些值是通过使用天文年历的观测时间计算的。在这项研究中,一个计算机程序称为计算机辅助测量太阳黑子(CAMS)。该计划的主要目的是确定太阳黑子群的日面纬度和经度,以及其他特征,如纬度和经度长度,矩形面积和倾斜角。这是通过为观察时间的P和Bo角生成相应的Stonyhurst盘并将其叠加到扫描图上来实现的。自2009年以来,CAMS被用于处理伊斯坦布尔大学天文台的每日太阳图。
2014-07-07 astro-ph.SR
Spot cycle reconstruction: an empirical tool - Application to the sunspot cycle
随着人们对恒星磁活动周期的研究兴趣的增加,人们迫切需要发展一种能够在观测上受到约束的参数化星点模型。在这项工作中,我们开发了一个经验的工具,随机重建的太阳黑子周期,使用平均太阳属性作为参考。合成的太阳黑子周期与从国家地球物理数据中心提取的太阳黑子数据进行了比较,特别是使用Kolmogorov-Smirnov测试。该工具生成合成斑点组记录,包括日期、面积、纬度、经度、该组纬度处太阳表面的旋转速率以及标识号。与每日太阳黑子记录的随机重建的比较证实,我们的经验模型是能够成功地再现太阳黑子周期的主要属性。作为这项工作的一个副产品,我们表明,Gnevyshev Waldmeier规则,它描述了斑点的面积寿命关系,是不适合小团体,我们提出了一个有效的修正,导致合成太阳黑子周期和观测之间的关系更紧密的协议。
2015-07-31 astro-ph.SR
Correlations of magnetic features and the torsional pattern
扭转振荡带周期性地向赤道方向迁移与太阳黑子活动纬度之间惊人的相似性激发了几次尝试,试图从通量绳与等离子体运动之间的相互作用方面来解释扭转现象。目前的工作的目的是检查的空间和时间的一致性的扭转波和出现的太阳黑子磁场。利用两个以上太阳黑子资料,将切变纬度的位置与某些黑子参数的分布进行了比较。太阳黑子数量和面积分布的凸起倾向于局限在靠近极向剪切边界的“前进”带内。提出了磁场和速度场相互作用的一种可能的几何结构。
2014-01-09 astro-ph.SR
Prediction of the amplitude of solar cycle 25 from the ratio of sunspot number to sunspot-group area, low latitude activity, and 130-year solar cycle
本文通过分析1874–2017年太阳黑子群面积与国际太阳黑子数的关系及其长期周期变化,预测第25太阳活动周幅度约为135±8,极大期在2024年3月前后。
2024-05-06 astro-ph.SR
Neural Network Forecast of the Sunspot Butterfly Diagram
使用神经网络作为一种预测方法,我们试图证明,太阳黑子的时间序列的预测可以扩展到时空的情况下。我们采用这种机器学习方法来预测不仅在时间上,而且在空间(在这种情况下是纬度)上的时空数据集,代表太阳黑子图延伸到总共142年。分析表明,这种方法似乎能够重建时空序列的整体质量方面,即太阳黑子的纬度和时间模式的整体形状和幅度。据我们所知,这是第一次使用神经网络来预测太阳黑子蝶形图,尽管结果在定量预测方面受到限制,但它指出了使用完整时空序列而不仅仅是时间序列的方法。此外,我们使用该方法来预测即将到来的第25周期最大太阳黑子数将在$R_{25}=57 \pm 17$左右。这意味着一个非常弱的周期,这将是有记录以来最弱的周期。
2019-03-07 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
Toroidal flux loss due to flux emergence explains why solar cycles rise differently but decay in a similar way
太阳活动周期的一个显著特征是,在开始时,太阳黑子出现在中纬度地区,随着时间的推移,出现的纬度向赤道迁移。太阳黑子数目)随著太阳活动周期的不同而变化。在强太阳活动周期中,太阳活动开始较早,而且在纬度较高的地区,太阳黑子的分布范围较弱太阳活动周期为广。太阳黑子带的活动性和宽度迅速增加,当黑子带仍处于高纬度时开始下降。令人惊奇的是,据报告,在周期的后期阶段,(太阳黑子数)以及蝴蝶翅膀的宽度和中心都具有相同的统计特性,与周期在其上升和最大阶段的强度无关。Leighton型发电机模型,并表明,通过磁浮力的通量损失是太阳发电机中的一个基本的非线性。我们的研究表明,如果通量的出现变得有效,对流区下部的平均场强为$10^4$ ~G量级。
2022-10-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Daniel Mögling's sunspot observations in 1626 - 1629: A manuscript reference for the solar activity before the Maunder Minimum
太阳黑子群自1610年以来一直被观测,其数量被用来评估太阳活动的幅度。丹尼尔·莫格林在1626年至1629年记录了他超过100天的太阳黑子观测,并形成了一个重要的蒙德极小期之前的太阳黑子记录数据集。在这里,我们分析了他在达姆施塔特大学和州立图书馆(ULBD)的原始手稿,以审查莫格林的个人资料和观测仪器,并得出太阳黑子群的数量和位置。在他的手稿中,我们确定了134天的确切太阳黑子群编号和3天的额外描述。我们的分析完全修改了他们的观测日期和组号,增加了19天的观测结果,并删除了8天的错误解释。我们还重新审视了Schickard和Hortensius的太阳黑子观测,并修改了他们的数据。这些结果已与当代的观察。此外,我们还根据他的黑子图推算出了黑子的位置,并将其定位在太阳两半球的日面纬度2°-23°之间。与当代的观察背景下,这些结果表明,他们的时间迁移到较低的日射纬度,并强调其位置在17世纪20年代太阳周期-12的下降阶段。他的观测可能是使用针孔和暗箱进行的,这使得莫格林可能低估了太阳黑子群的数量>~ 33% -52%。在与现代数据集进行比较时,应该注意到这种低估。
2021-02-08 astro-ph.SR
A Systematic Study of Hale and Anti-Hale Sunspot Physical Parameters
我们提出了一个系统的研究,太阳黑子的物理参数使用全磁盘磁图从MDI/SoHO和HMI/SDO。我们的目标是使用统一的数据集和分析程序来表征太阳黑子,特别注意“黑尔”和“反黑尔”斑点之间的差异和相似之处。包括测量的磁倾角,面积,通量和磁极分离的4385太阳黑子群在第23和24周,每个测量,平均在$\sim$ 66个历元为中心的太阳黑子交叉。太阳黑子被分类为“黑尔”或“反黑尔”,这取决于它们的极性是否与黑尔的半球极性规则对齐或反对齐。结果表明:(1)“反Hale”黑子占总黑子数的比例($8.1\pm0.4$)%,在两个半球和两个太阳活动周中,这一比例是相同的;(2)“Hale”黑子在两个半球和两个太阳活动周中均服从Joy定律,而“反Hale”黑子则不服从Joy定律。本文导出了乔伊定律的三种等价形式:$\sinγ=(0.38\pm0.05)\sinϕ$,$γ=(0.39\pm0.06)ϕ$和$γ=(23.80\pm3.51)\sinϕ$,其中$γ$是倾角,$ϕ$是日球纬度。(3)海尔黑子的平均倾角是$\overlineγ = 5.49^\circ\pm0.09$。(4)黑子的倾角、磁通量和极距是相互关联的,大磁通量与大极距和小倾角相关。我们提出这些量之间的经验关系。在太阳黑子数量、累积磁通量和平均太阳黑子磁通量方面,第24周比第23周弱得多。“反黑尔”黑子在这些参数上也比“黑尔”黑子弱得…
2018-09-24 astro-ph.SR
Hale cycle in solar hemispheric radio flux and sunspots: Evidence for a northward shifted relic field
本研究通过高日纬射电流量和黑子数发现太阳活动存在新的Hale周期形式,并提出北向偏移的残余磁场解释,可用于世纪尺度预测。
2023-05-01 astro-ph.SR
The latitudinal migration of the sunspot groups
本研究分析太阳活动周C8-C23的太阳黑子群数据,发现其纬度漂移更符合指数函数,并揭示了漂移速度、交叉点及对活动周强度和黑子面积的依赖关系。
2024-05-24 astro-ph.SR
Relationship Between the Tilt Angle of Sunspot Group and the Properties of the Next Solar Cycle
本研究利用Kodaikanal与Mount Wilson数据,分析太阳黑子群倾斜角离散度等指标,发现下降阶段的倾斜角离散指标可预示下一太阳活动周强度、振幅及上升期时长。
2024-10-29 astro-ph.SR
Polar Filaments Capture High Latitude Solar Poloidal Field Interactions and can Foretell the Future Sunspot Cycle Amplitude before Polar Field Precursors
本研究通过分析极区暗条演化与太阳表面通量传输模拟,确立了极区暗条与Babcock-Leighton太阳发电机极场反转的共同物理基础,发现剩余暗条面积可预测下一黑子周期幅度,将预报窗口提前至极场前兆之前。
2025-10-14 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Precursors of an upcoming solar cycle at high latitudes from coronal green line data
在回顾了高纬度地区即将到来的太阳活动周期的潜在早期指标后,我们将注意力集中在日冕绿线发射中的冲向极点(RTTP)现象上。考虑到RTTP的属性与即将到来的太阳活动周期之间的各种相关性,我们发现RTTP的速率和时间延迟之间的相关性,直到下一个太阳活动周期的最大值。基于这种相关性和已知的太阳黑子数量序列的内部波动,我们预测,在2019年的最小值之后,第25周将在2024年底达到峰值,振幅约为130(根据平滑的每月修正太阳黑子数量)。这稍微超过了周期24的振幅,但它仍然会使周期25成为一个相当弱的周期。
2018-02-15 astro-ph.SR
Prediction for the amplitude and second maximum of Solar Cycle 25 and a comparison of the predictions based on strength of polar magnetic field and low latitude sunspot area
一个太阳活动周期的最大值包含两个或多个峰,称为格涅维舍夫峰。研究太阳活动周期的这一特性有助于更好地理解太阳发电机机制。我们分析了1874-2017年期间13个月平滑的月平均第二版国际太阳黑子数(SN),发现振幅之间存在良好的相关性,(主峰和最高峰的值)和第二最大值(第二高峰的值)。利用这个关系和早先预测的第25太阳活动周振幅值86(~92),这里我们预测第25个太阳活动周的第二个极大值为~73(~79)。第二极大值与振幅的比值为0.85,与第24周的比值基本相同。第12-24周极大值的第一个和第二个峰值的余弦拟合表明,第25周的第二个极大值将出现在主极大值之前,与第24周的情况相同。然而,这些拟合表明第二个极大值和第25个太阳活动周的振幅分别为~106和~119。本文分析了Wilcox天文台在第20-24太阳周期间的极场观测资料,得到第25太阳周的振幅值约为125。这比观测到的第24个太阳活动周的振幅稍大,而根据上述关系预测的值约为86(约为92)。这种差异进行了简要讨论。
2023-02-24 astro-ph.SR
Latitude migration of solar filaments
本文利用1919年3月至1989年12月的Carte Synoptique太阳暗条星表(对应于完整的第16 ~ 21周),显示了低纬(小于50度)暗条的纬向迁移,并将该时间间隔内每个周期内各半球暗条的纬向漂移与相应的黑子群漂移进行了比较。探讨了暗条纬向漂移的物理意义。
2010-02-25 astro-ph.SR
The mean tilt of sunspot bipolar regions: theory, simulations and comparison with observations
本文提出了一个太阳黑子双极区平均倾角理论(前黑子和后黑子连线与太阳赤道的夹角)。平均倾斜的形成机制与科氏力对超颗粒对流和大尺度纬向环流中尺度运动的影响有关。科里奥利力和洛伦兹力(磁张力)之间的平衡决定了大尺度磁场对低纬度太阳黑子双极区平均倾斜的额外贡献。太阳差异自转的纬度依赖性影响的平均倾斜,这可以解释偏离乔伊定律的太阳黑子双极区在高纬度地区。基于非线性平均场发电机理论,考虑到总磁螺旋度守恒和沃尔夫数密度演化的预算方程,所获得的理论结果和进行的数值模拟,是一致的观测数据的平均倾斜的太阳黑子双极区在个别太阳活动周15 - 24。
2020-04-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
The role of nonlinear toroidal flux loss due to flux emergence in the long-term evolution of the solar cycle
本研究使用Babcock-Leighton型发电机模型,揭示了由磁浮力导致的太阳内部环向磁通量损失这一非线性机制,是导致所有太阳周后期以相同方式衰减的根本原因。
2024-02-02 astro-ph.SR
Temporal Distribution of Solar Cycle 24 Sunspot Groups: Comparison to Cycles 12-23
本文分析了SC_(12)-SC_(24)范围内太阳黑子群的时间分布。第24周期似乎是一个特征性的偶周期,尽管振幅较低。第24周的大黑子群数量相对小于偶数和奇数周期SC 12-SC 23的平均值,并且在周期的中间有一个大黑子群的深度下降。太阳黑子群的偶周期的时间演化是不同步的,这样的北半球的组的分布最大化早于南半球的组。这导致平均偶数周期的双峰结构。另一方面,奇数周黑子群的分布同时达到极大值。我们发现,这种双峰结构加剧格涅维雪夫间隙(GG)的偶数周期,但不是其主要原因。相反,我们表明,GG存在的偶数和奇数周期,并分别在两个半球。对所有周期进行了重采样,使周期数相等,为3945天,并分别研究了奇偶周期的平均总群面积和平均群面积演化的差异。分析表明,在周期开始后1445天(约4年)的偶数周期中,总面积和平均面积都有下降,这对总面积和平均面积都至少有99%的显著性。奇数周期没有如此明显的下降。
2020-11-25 astro-ph.SR
North-south asymmetry in small and large sunspot group activity and violation of even-odd solar cycle rule
根据Gnevyshev-Ohl(G-O)规则,奇数周期比其前一个偶数周期更强。在现代,循环对(22,23)违反了这一规则。通过使用1874 - 2015年期间的格林威治太阳光日射结果(GPR)和太阳光学观测网络(SOON)太阳黑子群数据以及1974-2015年期间的德布勒森太阳黑子群数据(DPD),我们发现太阳周期对(22,23)违反了G-O规则,因为,除了在第23周期间,北半球和南半球的小太阳黑子群大量缺乏之外,在第22周期间,南半球的小太阳黑子群大量丰富。在大黑子群和小黑子群的情况下,周期对(22,23)分别在北半球和南半球违反了G-O规则,表明太阳活动的南北不对称性对违反G-O规则有重要贡献。第24太阳活动周的振幅小于第23太阳活动周的振幅。然而,在第23和24周期的上升阶段中的日冕物质抛射(CME)速率几乎相同(在第24周期中甚至略大)。从SOON和DPD的黑子群资料中我们还发现,平均来说,在第24周的上升阶段,大黑子群的数目(计数)与小黑子群的数目之比大于第23周的相应阶段。我们认为这可能是第23和第24周期上升阶段CME速率存在上述差异的潜在原因。这些结果对太阳活动周期机制的研究具有重要意义
2016-05-24 astro-ph.SR
Prediction of even and odd sunspot cycles
本研究考虑太阳磁场的Hale周期性,分别预测偶数和奇数太阳黑子周期,利用太阳黑子数和地磁aa指数作为前兆,准确预测历史周期并预测周期25振幅为171±23、周期26将更强,表明未来几十年太阳活动呈上升趋势。
2023-09-08 astro-ph.SR physics.space-ph
Temporal and latitudinal variations of Ca-K plage and network area: An implication to meridional flows
在Kodaikanal天文台(KO)获得的Ca-K太阳光谱图被用来产生一个统一的时间序列,使用等对比度技术(ECT)来研究太阳色球层的长期和短期变化。将不同纬度的谱斑、增强网(EN)、活动网(AN)和平静网(QN)面积的百分比与35 $^{\circ}$纬度的活动情况以及1907 - 1984年期间的太阳黑子数进行了比较。相位差的数值表明,活动开始于45 $\sim$纬度,并以9.4 m sec $\sim$的速度向低纬度逐渐移动。移动速度逐渐减慢,在$\sim$ 5 $^{\circ}$纬度处达到$\sim$ ~3~m~sec $^{-1}$。55 $^{\circ}$、65 $^{\circ}$和75 $^{\circ}$纬带的钙钾活度变化之间没有相位差,说明钙钾活度的变化是同时发生的。分析表明,极纬带的活动与太阳黑子数呈反相关。研究表明,在太阳对流区可能存在多胞对流流型。一种细胞可以通过纬向流将磁性元素从中纬度带输送到低纬度带,另一种细胞可以在极地地区活动。
2022-12-16 astro-ph.SR
Long-term variations in the north-south asymmetry of solar activity and solar cycle prediction, III: prediction for the amplitude of solar cycle 25
利用1874-2013年格林尼治和太阳光学观测网(SOON)太阳黑子群资料,分析和研究了太阳南北半球0-10 °、10-20 °和20-30 °纬度区间黑子群面积年和的相对长期变化。并对相应的南北差异的变化进行了研究。在这些参数的长周期性确定从快速傅里叶变换(FFT),最大熵法(MEM),和Morlet小波分析。结果表明,在南北半球0-10度纬度范围内,太阳黑子群面积之和之差在1940-1980年的高活动期存在约9年的周期性,在1890-1939年的低活动期存在约12年的周期性。还发现,第Q年(3年平滑时间序列的中间年)南半球0-10度纬度范围内的黑子群面积之和与第Q+9年的年平均国际太阳黑子数(Rz)有很高的相关性(128个数据点的相关率为85%)。这些结果的含义进行了讨论的背景下,太阳活动的预测和预测50 +或-10太阳活动周期25的振幅,这是约31%,低于周期24的振幅。
2014-07-02 astro-ph.SR
Kodaikanal Digitized White-light Data Archive (1921-2011): Analysis of various solar cycle features
太阳黑子的长期观测是了解和预测太阳活动及其对空间天气影响的关键,而一致性观测对长期变化研究至关重要,但由于观测站的不断更新和修改,通常无法获得一致性观测。我们提出了一个为期90年的持续观测在Kodaikanal天文台在印度获得的数据。我们使用一种先进的半自动算法来检测太阳黑子形成每个校准的白光图像。得出每个被探测到的太阳黑子的面积、经度和纬度。在此类研究中,半自动化方法的实施是非常必要的,因为它最大限度地减少了检测过程中的人为偏倚。从Kodaikanal获得的日、月和年太阳黑子面积变化与格林威治太阳黑子面积数据进行了比较。我们发现一个指数衰减分布的每个太阳活动周期的个人太阳黑子面积。分析所检测到的太阳黑子的纬度分布的直方图,我们发现高斯分布,在两个半球,在$\sim$ 15 $^{\circ}$纬度的中心。对于特定的周期,两个半球的高斯分布的高度是不同的。使用我们的数据,我们显示了明确的Waldmeier效应的存在下,相关的上升时间与周期振幅。利用小波分析,我们探讨了太阳黑子面积时间序列中不同时间尺度的不同周期性。
2016-12-26 astro-ph.SR
Latitude Quenching Nonlinearity in the Solar Dynamo
本文基于1923–1985年磁谱斑与太阳黑子观测,比较太阳发电机的倾角淬灭和纬度淬灭机制,并通过表面磁通量输运模型表明纬度淬灭占主导,发电机有效范围小于10度。
2024-12-03 astro-ph.SR
Quantifying sunspot group nesting with density-based unsupervised clustering
Ankara University(安卡拉大学);Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung(马克斯·普朗克太阳系统研究所)
本文提出基于密度聚类的方法,量化太阳黑子群嵌套程度,发现中纬度嵌套度最高,嵌套度与太阳活动水平显著相关。
2026-02-14 astro-ph.SR
A solar cycle lost in 1793--1800: Early sunspot observations resolve the old mystery
由于缺乏可靠的太阳黑子观测,18世纪后期太阳黑子数序列的质量较差,导致道尔顿极小期之前的异常长的太阳活动周(1784- 1799)。利用新近恢复的18- 19世纪观测者Staudacher和Hamilton的太阳图,我们绘制了18世纪90年代太阳黑子的纬度分布图,即太阳蝴蝶图。1793- 1796年太阳高纬度地区突然出现的系统性太阳黑子明确地表明,1793年开始了一个新的周期,这在传统的沃尔夫太阳黑子系列中是丢失的。这最终证实了之前提出的丢失周期的存在,从而解决了一个古老的谜团。这封信引起了科学界对18世纪修改太阳黑子系列的需要的注意。一个新的短的,不对称的周期的存在意味着变化和限制太阳黑子周期的统计,太阳活动的预测,太阳发电机理论,以及太阳-地球的关系。
2009-07-19 astro-ph.SR
Coronal Dynamic Activities in the Declining Phase of a Solar Cycle
太阳活动的某些指标在一个太阳活动周的演化过程中呈现双峰特征,但在太阳黑子数上并不明显。本文利用SOHO/LASCO C3在第23太阳活动周观测到的极区和低纬冕洞区的演化、冕洞分裂和合并事件以及日冕物质抛射的统计资料,研究了太阳黑子活动周衰退期的高太阳动力学活动。虽然冕洞的总面积在太阳黑子极小值附近达到最大值,其中极冕洞占主导地位,但在周期的下降阶段,它显示了一个类似的第二个最大值,其中低纬度冕洞占主导地位。冕洞分裂或合并事件,这是由于表面运动的磁通量,也大多数人口在下降阶段的周期。影响深远的C3日冕物质抛射在周期的下降阶段也过于密集。从这些结果我们认为,太阳动力活动的水平运动的磁通量延伸到很远的太阳黑子周期的下降阶段。
2016-12-06 astro-ph.SR
Sunspot Observations in 1684-1702: John Flamsteed and Philippe de La Hire
本文详细分析了Maunder极小期期间Flamsteed和La Hire的太阳黑子观测,给出了黑子坐标、面积等,评估了恒星星自转率和纬度分布,并验证了Joy定律的黑子群分布。
2025-10-13 astro-ph.SR
Temporal and Latitudinal Variation in Penumbra-Umbra Ratios of the Sunspots: Analyses of RGO, Kodaikanal and Debrecen Databases
本研究分析了RGO、Kodaikanal和Debrecen数据库中太阳黑子半影-本影比率(q)的纬度分布与时间演化,发现q值随纬度增加而增大,并在Debrecen数据集中观测到与Gnevyshev gap相关的周期中期q值深谷。
2023-05-18 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
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
Cosmic Ray Intensity Variation Lags Sunspot number: Implications of Late Opening of Solar Magnetic Field
银河宇宙射线(GCR)是一种高能粒子,可能会对太空中的宇航员造成严重的健康问题,它受到太阳活动的调制,其强度比太阳黑子数(SSN)的变化滞后约一年。以前,这种滞后被归因于向外对流的太阳风和向内传播的GCR的综合效应。然而,滞后的幅度及其对太阳周期的依赖性仍然没有完全理解(Ross & Chaplin,2019)。通过对太阳表面磁场的研究,我们发现日球磁场的来源--太阳表面的开放磁通量,在它随太阳风对流进入日球层之前,已经滞后于SSN。在奇数周期期间的延迟长于在连续偶数周期期间的延迟。因此,我们建议,GCR滞后主要是由于太阳磁场相对于SSN大大晚开放,虽然太阳风对流和粒子在日光层中的传输也问题。我们进一步研究了太阳不同纬度的开放通量的来源,发现总的开放通量主要来自日冕物质抛射频繁发生的低纬度地区,并呈现出奇偶循环的模式。我们的研究结果挑战了现有的理论,并可能作为长期预测的物理基础辐射剂量估计载人深空探测任务。
2022-02-21 astro-ph.SR
The Split Janus-faced Sun: Magnetic Rhythm and Duality in the Solar Cycle
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院云南天文台);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Yunnan Key Laboratory of Solar Physics and Space Science(云南省太阳物理与空间科学重点实验室);Key Laboratory of Solar Activity, National Astronomical Observatories, CAS(中国科学院国家天文台太阳活动重点实验室)
本研究揭示太阳周期中强磁场组与弱磁场组的二元性,揭示全盘太阳活动由雅努斯周期全球调节。
2026-02-27 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 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
Long-term Variations of Solar Differential Rotation and Sunspot Activity: Revisited
通过重新分析由Makarov,Tlatov,and Callebaut(1997),Javaraiah,Bertello,and Ulrich(2005a,b),以及Javaraiah et al.(2009)获得的太阳差自转和太阳黑子活动的长期变化。我们的研究结果表明,太阳表面在赤道的旋转速率(由标准太阳自转定律的A参数表示)显示出一个长期的减少,因为周期12向前,约$1\,-\,1.5\times10^{-3}$($deg\ day^{-1} year^{-1}$)。标准的微分自转定律的B参数似乎也显示了长期的减少,因为第12周开始,但弱的统计意义。在纬度上平均的自转速率($0^{o}\,--\,40^{o}$)并没有显示出具有统计意义的长期趋势。此外,从第12个太阳活动周期开始,太阳黑子的平均面积显示出统计意义上的长期增长,而从长期来看,太阳黑子活动水平(由太阳黑子平均面积表示)与太阳赤道自转之间存在负相关。
2012-05-08 astro-ph.SR
Study of Sunspot Penumbra to Umbra Area Ratio using Kodaikanal White-light Digitized Data
我们通过分析最近数字化的Kodaikanal白光数据(1923-2011)来研究太阳黑子半影与本影面积比的长期行为。我们实现了一个自动本影提取方法,并计算了八个太阳周期(周期16-23)的比率。虽然平均比值没有显示出任何变化与斑点的纬度,周期阶段和强度,它从5.5增加到6作为太阳黑子的大小从100 $μ$ hm增加到2000 $μ$ hm。有趣的是,我们的分析还显示,较小的太阳黑子(面积为$<$ 100 $μ$ hem)的这一比例没有任何长期的系统趋势,这是早期从格林威治皇家天文台(RGO)的摄影结果报告。为了验证这一点,我们将我们的自动提取技术应用于太阳和日光层天文台(SOHO)/迈克尔逊多普勒成像仪(MDI)连续图像(1996-2010)。这些数据的结果不仅证实了我们以前的发现,而且还显示了我们的分析方法的鲁棒性。
2019-05-16 astro-ph.SR
Why the sunspot cycle is double peaked
许多太阳黑子周期是双峰的。1967年,格涅维舍夫提出,实际上所有的周期都有两个由不同物理机制产生的峰值,但有时它们之间的间隔太短,无法用总的太阳黑子活动指数来区分最大值。在这里,我们表明,确实所有的周期都有两个很容易识别的太阳黑子活动在不同的纬度带的峰值。我们研究了在过去的12个太阳黑子周期的双峰,并表明,它们是表现的两个浪涌的环向场-一个产生的极向场平流的所有方式上的表面上的两极,下降到速跃层和赤道向太阳黑子纬度,另一个产生的极向场扩散在中纬度从表面的速跃层,并转化为环向场。这两个波的存在是由于大尺度太阳纬向环流的速度和太阳对流区的扩散率的相对大小,这是由地磁资料估计。
2011-03-23 astro-ph.SR physics.space-ph
Effect of morphological asymmetry between leading and following sunspots on the prediction of solar cycle activity
领先和跟随太阳黑子的形态不对称是太阳表面的一个众所周知的特征。在表面磁场的大尺度演化的背景下,不对称性被假定为仅具有可忽略的影响。利用表面通量输运模型,我们表明,形状的不对称性的领先和后续的太阳黑子有一个显着的影响,在太阳表面的大尺度磁场的演变。通过评估每个双极磁区(BMR)的形态不对称性的影响,我们观察到,在BMR模型中引入的不对称性显着降低其对极磁场的贡献,特别是对于大的和高纬度的BMR。强非对称BMR甚至可以逆转规则的极场形成。基于观测到的太阳黑子记录的表面通量输运模拟表明,引入形态不对称性使观测到的轴向偶极子强度的均方根差减少了30- 40%。这些结果表明,引导黑子和跟随黑子的形态不对称性对太阳活动周的预测有重要影响。
2019-08-13 astro-ph.SR
A New Challenge to Solar Dynamo Models from Helioseismic Observations: The Latitudinal Dependence of the Progression of the Solar Cycle
太阳活动周期在中纬度的开始、太阳黑子向赤道漂移的减缓、活动最小时的尾状附着和连续周期的重叠是$αΩ$发电机波和通量输运发电机模型中的敏感问题。非常不同的参数值产生类似的结果,使得很难理解这些太阳周期性质的起源。我们使用龚日震数据调查太阳周期的进展,在不同纬度和次表层的中度全球$p$模式频率变化中观察到的,从太阳周期23开始到当前太阳周期的最大值。我们还分析了通过当地日震学的环形图技术获得的每个半球的高度模式。分析强调了与高纬度地区相比,在15 \degr以下的周期进展的差异。虽然周期开始于中纬度,然后向赤道/极地迁移,但旧周期的太阳黑子爆发仍在15 \degr \纬度以下进行。这种延长的活动导致周期开始的延迟和连续周期的重叠,其延伸在两个半球中不同。然后,活动水平上升更快,达到最大值,其特征是单峰结构,而高纬度地区则是双峰结构。之后,下降阶段以较慢的衰减速率出现。在这项研究中强调的太阳活动周期进展的纬度属性提供了有用的限制,以区分众多的太阳发电机模型。
2016-06-09 astro-ph.SR