Evolution of the Sun's activity and the poleward transport of remnant magnetic flux in Cycles 21--24
对太阳磁场的详细研究对于了解其产生、传输和逆转至关重要。反转的时间可能会对空间天气产生影响，因此确定导致极场反转的临界浪涌的时间行为是重要的。分析了第21- 24周太阳活动和磁通量输运的演变。我们确定的剩余通量，达到太阳的两极，导致极场逆转的关键浪涌。我们重新审视了极场的建立和逆转与太阳低纬度活动的因果关系。进一步从时纬角度分析了主要的剩余通量涌及其来源。我们发现，个别11年周期的特殊性通常是由突现磁通量的时空组织及其异常性质决定的。我们发现第21周高纬磁场发生了复杂的重组。太阳磁场的全球重新排列是由活动最大值附近发生的尾随和领先极性的浪涌造成的。非Joy和反Hale活动区的衰变导致了剩余磁通量激增，扰乱了磁通量传输的正常秩序。最后，我们表明，在周期极小期的领先极性浪涌有时会链接到下一个周期，这些浪涌的集体效应可能会导致长期的太阳活动的变化。由Babcock-Leighton发电机模型得到的磁场与这些观测结果基本一致。
2021-11-30 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Predicting the Timing of the the Solar Cycle 25 Polar Field Reversal
Southwest Research Institute（西南研究院）
本文利用AFT模型并结合与第25太阳周相似的第13周活动区统计特性生成合成活动区，预测第25周南北半球极区磁场反转时间及太阳活动峰年。
2024-01-19 astro-ph.SR
Predicting the Sun's Polar Magnetic Fields with a Surface Flux Transport Model
太阳的极地磁场与太阳活动周期的变化直接相关。在一个周期的开始（最小值）的极场强度决定了该周期的后续振幅。此外，极场在周期最大值时的反转，从根本上改变了银河系宇宙射线在日光层中的传播。我们描述了一个表面磁通量传输模型，平流的磁通量出现在活跃的地区（太阳黑子）使用的近地表流动的详细观测，运输的磁性元素。这些流动包括轴对称的差分旋转和对流和非轴对称的细胞对流（超颗粒），所有这些都随时间变化的模型中所示的直接观测。我们使用这个模型与从全磁盘磁图同化的数据，以1996年5月至2013年7月的15分钟间隔产生太阳磁场的全表面地图（所有太阳黑子周期23和上升到最大周期24）。我们测试了这个模型的可预测性，使用这些地图作为初始条件，但每天的太阳黑子面积数据用于提供新的磁通量的来源。我们发现，在周期最小的极场和极场反转在周期最大的强度可以可靠地预测到三年前。我们包括了对第24周期极场反转的预测。
2013-11-04 astro-ph.SR
A polarity reversal in the large-scale magnetic field of the rapidly rotating Sun HD 190771
目标。我们研究了太阳型恒星HD 190771的大尺度光球磁场几何结构的长期演化。HD 190771的基本参数非常接近太阳，除了一个较短的旋转周期为8.8天，为我们提供了第一次深入了解的具体影响的旋转速率发电机产生的磁场在1 $M_\odot$星。方法.我们使用圆偏振，高分辨率的光谱获得的NARVAL spectropolarimeter（天文台杜Pic杜Midi，法国）和计算互相关线轮廓与高信噪比检测偏振塞曼签名。从2007年，2008年和2009年夏天收集的三个相位分辨数据集，我们通过塞曼多普勒成像模拟大尺度恒星光球磁场，并遵循其时间演化。结果磁图的比较表明，大规模磁场的轴对称分量的极性反转发生在2007年和2008年之间，在极向和环向磁分量中都观察到了这种演变。在2008年至2009年之间，发生了另一种类型的全球演化，其特征是储存在环形分量中的磁能比例急剧下降。这些变化并没有伴随着光球总磁能的重大演变。使用我们的光谱进行径向速度测量，我们还发现了一个非常低质量的恒星同伴HD 190771。
2009-11-25 astro-ph.SR
Polar cap magnetic field reversals during solar grand minima: could pores play a role?
我们研究了位于太阳黑子活动区之外的孔隙所携带的磁通量，并调查了它们对太阳全球磁场反转的可能贡献。我们发现，它们包含一个总通量的幅度相当的总磁通量包含在极冠。位于距最近活动区40- 100 μ m的孔隙具有系统的正确符号，有助于极帽反转。这些孔隙主要存在于双极磁性区域中。我们提出，在太阳活动的大极小期，这种系统性的极性趋势，类似于弱磁（巴布科克-莱顿）源项仍然可以操作，但由于望远镜的分辨率有限，当代观测者错过了。
2015-11-21 astro-ph.SR
Velocity-intensity asymmetry reversal of solar radial p-modes
空间飞行任务的发展大大提高了类太阳振荡器测量光谱的质量。它们的$p$模式谱线轮廓现在可以被解析，并且可以推断出太阳以外的各种恒星的不对称性。然而，它已经知道了很长一段时间，太阳$p$ -模式的不对称性之间的速度和强度谱反转。了解这种反转的起源是必要的，以便使用不对称作为地震诊断的工具。对于恒星以外的太阳，只有强度功率谱是足够的解决，以允许模式不对称的估计。我们最近开发了一种方法，旨在模拟和预测这些不对称性的速度功率谱的太阳，并成功地将它们与它们的观测派生的同行。在本文中，我们扩展了我们的模型，并预测强度功率谱中的不对称性。我们发现，强度的模线轮廓的形状在很大程度上取决于如何处理的振荡引起的辐射通量的变化，它的建模现实是至关重要的理解不对称反转。扰动太阳校准的灰色大气模型，并采用准绝热框架作为第一步，我们再现了在太阳强度谱中观察到的低频模式的不对称性。我们的结论是，不像以前认为的，它是没有必要调用一个额外的机制（例如，非绝热效应，相干非共振背景信号）来解释不对称反转。然而，这种额外的机制是必要的，以解释高阶模式的不对称反转。
2020-11-04 astro-ph.SR
Nested active regions anchor the heliospheric current sheet and stall the reversal of the coronal magnetic field
本研究通过球谐分解与势场源表面外推，揭示嵌套活动区通过锚定日球层电流片、产生相干光球磁场贡献，延缓日冕磁场反转并稳定太阳风源，为太阳磁场演化研究及日球物理观测提供指导。
2024-10-23 astro-ph.SR
Toroidal Field Reversals and the Axisymmetric Tayler Instability
我们提出了轴对称数值模拟的太阳内部，包括对流区和扩展的辐射内部。我们发现，在对流区的微分旋转诱导的环向场从最初的纯极向场。这种环向场变得不稳定的轴对称泰勒不稳定性，并经历向赤道传播的环向场逆转。这些反转发生在没有发电机的情况下，并且没有伴随的极向场反转。这种反转的性质和存在敏感地取决于施加的初始极向场强度，南北对称反转仅在特定的初始场强下可见。再加上一个发电机机制，再生极向场，这可能是太阳黑子周期的一个组成部分。
2011-08-14 astro-ph.SR
Coronal mass ejections as a new indicator of the active Sun
日冕物质抛射（CME）已成为太阳活动的重要指标之一，特别是在日光层瞬态事件的后果方面。虽然日冕物质抛射与太阳黑子数（SSN）密切相关，但它们也与太阳上的其他闭合磁区（如静止暗条区）有关。这使得CME成为太阳活动的更好指标。虽然太阳黑子主要代表太阳磁场的环向分量，但静态暗条（以及与之相关的日冕物质抛射）通过冲极（RTTP）现象将环向分量和极向分量连接起来。以各半球的RTTP结束作为太阳极性反转的指示，结果表明，南北反转不对称性具有3-5个太阳周的准周期性。集中在CME的地球空间后果，它表明，最大的CME速度平均在卡林顿旋转周期表现出良好的相关性与地磁活动指数，如Dst和aa。
2018-04-30 astro-ph.SR
Asymmetric Solar Polar Field Reversals
太阳极区磁场的反转是因为来自衰变太阳黑子的磁通量向两极移动，而来自拖尾黑子的磁通量占优势。让我们假设存在一种强烈的不对称性，即所有的活动都在北半球，那么多余的通量将移动到北极并逆转北极，而在南方什么也没有发生。如果稍后，在南方有很多活动，那么通量将有助于逆转南极。这样，我们就得到了太阳活动的两个峰和相应的反转时间差。这种差异首先由Babcock（1959）在第19个强不对称太阳活动周极大值之后首次观测到极场反转时发现。当时，南半球在太阳黑子最大之前最活跃，南极也适时地首先反转，一年多后北半球紧随其后，此时北半球最活跃。从那时起，太阳活动周期具有相反的不对称性，北半球在周期的早期最为活跃。这些周期的极场逆转正如预期的那样首先发生在北方。这一点在目前的太阳活动周期24中尤其值得注意。我们认为，协会的两个高峰太阳活动时，分离的半球相应的不同时间的极场逆转是一个普遍的特点周期。
2012-07-09 astro-ph.SR
Photospheric Magnetic Field: Relationship Between North-South Asymmetry and Flux Imbalance
利用1976-2003年基特峰天气图研究了光球磁场。只考虑了赤道区域的强磁场（B>100 G）。考虑了磁通量的南北不对称性和正负磁通量的不平衡性。南北不对称性显示了在太阳活动周期间主导半球的规律性交替：北半球在上升阶段占主导地位，南半球在太阳活动周21-23期间的下降阶段占主导地位。在11年的时间里，从一次极场反转到下一次极场反转，不平衡的符号没有改变，并且总是与太阳在北半球的极磁场的符号相一致。在其中一个半球中，领先的太阳黑子的主要符号决定了磁通量不平衡的符号。磁通量南北不对称的符号和正负磁通量不平衡的符号与22年磁周期的四分之一有关，在这个四分之一的周期中，太阳的磁场结构保持不变（从太阳黑子符号根据黑尔定律变化的最小值到磁场反转，再从磁场反转到最小值）。在所考虑的时间间隔内，南北不对称的符号由11年周期的相位（反转之前或之后）决定;正负通量不平衡的符号取决于11年周期的相位和太阳周期的宇称。所获得的结果证明了活动区磁场与北半球太阳极区磁场之间的联系。
2014-05-25 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
Long-term variation of the solar polar magnetic fields at different latitudes
本研究利用Hinode卫星2012至2021年的高分辨率矢量磁图，发现太阳南北极冠的极性反转过程非同步，且在每个极冠内极性反转从70度纬度依次向极点完成，揭示了向极的磁通迁移过程。
2024-08-27 astro-ph.SR physics.space-ph
Surface flux transport modeling for solar cycles 15--21: effects of cycle-dependent tilt angles of sunspot groups
我们使用表面通量输运模型模拟了1913年至1986年太阳的表面磁场和开放通量，该模型包括观测到的太阳黑子群倾斜的周期变化。该模型再现了经验推导的太阳开放磁通量的时间演化，和极性场的反转时间。我们发现，无论是极场和轴向偶极矩从这个模型产生的周期最小值附近的强度相关的后续周期。
2010-06-15 astro-ph.SR
Cross Helicity Reversals In Magnetic Switchbacks
我们考虑2D联合分布的归一化剩余能量$σ_r(s,t)$和交叉螺旋度$σ_c(s,t)$在一天的帕克太阳探测器（PSP）的第一次遇到作为小波尺度$s$的函数。分布的广泛特征与HELIOS以前在慢太阳风中的观测结果相似，即相关性良好，相当Alfvénic，除了在较短的小波尺度上看到的负交叉螺旋度的人口。我们发现，这是由于人口的存在下，磁之字形，短暂的时期，磁场极性反转。在HELIOS数据和极地太阳风中的太阳风数据中，以前都观察到过这样的反转。PSP在第一次遇到它们时所看到的它们的丰度和短时间尺度是一个新的观察结果，它们的确切起源仍然未知。通过分析这些MHD不变量作为小波尺度的函数，我们表明，MHD波确实遵循当地的平均磁场通过之字形，与净Elsasser通量向内传播的领域反转期间，因此，他们必须是当地的扭结在磁场，而不是由于太阳表面上的小区域相反的极性。请记住，此类观测结果很重要，因为在不考虑之字形影响的情况下计算交叉螺旋度可能会导致错误地低估$σ_c$，因为PSP在稍后的轨道中更接近太阳。
2019-12-17 astro-ph.SR physics.space-ph
Simulation Study of Hemispheric Phase-Asymmetry in the Solar Cycle
对太阳的观测表明，太阳活动系统地造成了南北半球的不对称。例如，太阳黑子活动更活跃的半球往往在每个太阳活动周期的前半部分之后转换。Svalgaard & Kamide（2013）最近指出，南北半球之间极场反转的时间间隔只是太阳黑子活动不对称的结果。然而，太阳活动周期不对称特征的机制尚未得到很好的理解。为了从理论上解释这种不对称性的原因，本文利用基于通量输运发电机模型的平均场论，研究了太阳周磁场的偶极型和四极型分量之间的关系。结果发现，太阳活动周期存在两个不同的吸引子，其中北极场或南极场首先反转，并且通量输运发电机模型很好地解释了太阳黑子活动的相位不对称性和极场反转，而没有任何特别的不对称性来源。
2016-12-10 astro-ph.SR
Reversals of Gnevyshev-Ohl rule
本文研究了自1610年至今，按活动周期Gn累计的太阳黑子群日平均数的变化。前后两个活动周期的参数Gn的关系有一个长期的变化，周期约为20个活动周期。当前周期中的参数Gn与下一周期Gn+1中的类似参数之间存在正相关。对于一对偶数和奇数循环的循环N10 -21，参数Gn的关系对应于Gnevyshev-Ohl规则Godd/Geven>1。但在以前的时代，奇数周期可能小于前面的偶数周期，这只是证明了格涅维舍夫-奥尔规则的逆转。
2013-05-03 astro-ph.SR
Measurements of the Sun's High Latitude Meridional Circulation
高纬度的纬向环流对太阳极地磁场的形成和逆转至关重要。在这里，我们的轴对称流的特点，通过应用磁特征互相关程序获得的日震和磁成像仪（HMI）板载太阳动力学天文台（SDO）的高分辨率磁图。我们专注于卡林顿旋转2096-2107（2010年4月至2011年3月）-HMI和迈克尔逊多普勒调查（MDI）之间的重叠间隔。HMI磁图平均超过720秒，首先映射到日面坐标。这些地图上的条带然后互相关联，以确定磁性元素图案移动的纬度和经度距离，从而提供太阳每次旋转的纬向流和差分旋转速度。对重叠层段的流速取平均值，并与MDI数据获得的结果进行比较。这种比较表明，这些HMI图像相对于太阳的旋转轴逆时针旋转了0.075度。曲线表明HMI数据可用于可靠地测量这些轴对称流速，至少在极点的5度范围内。与噪音较大的MDI测量不同，在HMI测量的两个半球中均未观察到逆向流反池的证据：向极流一直持续到两极。轻微的南北不对称性观察到的纬向流。这些不对称性应该有助于观察到的极场不对称性及其逆转的时间。
2012-11-05 astro-ph.SR
On the enhanced coronal mass ejection detection rate since the solar cycle 23 polar field reversal
在太阳活动周期24期间，观测到角宽度为$> 30^{\circ}$的日冕物质抛射（CME）发生的速率比太阳活动周期23期间的高。这一结果得到了来自三个独立数据库的数据的支持，这些数据库是使用大角度和光谱日冕实验（LASCO）日冕图像构建的，其中两个采用自动检测技术，一个由人类观察者手动编译。根据覆盖较大视场的两个数据库，增强的CME速率实际上在2004年第23周期极场反转后不久就开始了，当时极场返回，强度降低了40%，行星际径向磁场$\approx 30\%$变得更弱。这一结果与Gopalswamy等人最近报道的日冕物质抛射异常膨胀与日球层总压下降之间的联系是一致的。
2015-09-18 astro-ph.SR
Polar Field Reversal Observations with Hinode
我们一直在用{ \it Hinode}上的太阳光学望远镜监测太阳极地磁场的年度变化，以记录它们的演变和在太阳极大期附近的预期逆转。自动识别磁通量图中的所有磁性片，以获得作为每个片的总磁通量的函数的数量密度和磁通量密度。每个贴片检测到的磁通量的范围超过四个数量级（$10^{15}$ - $10^{20}$ Mx）。极区的磁通量的高端比宁静太阳的大一个数量级，接近孔隙的数量级。几乎所有大的贴片（$ \geq 10^{18}$ Mx）具有相同的极性，而较小的贴片具有两种极性的公平平衡。因此，整个极区的极性仅由大的磁集中决定。在当前太阳活动周期的缓慢上升阶段，极地地区的净通量明显减少。北极地区的减少速度比南极地区快。净通量的减少是由于大通量集中的数量和大小减少以及低纬度出现极性相反的斑块造成的。相比之下，我们没有看到与较小的补丁（$ < 10^{18}$ Mx）和水平磁场在2008- 2012年期间的磁通量的时间变化。
2012-05-10 astro-ph.SR
The origin of the helicity hemispheric sign rule reversals in the mean-field solar-type dynamo
对过去两个太阳活动周期太阳磁螺旋度代用指标的观测显示，螺旋度半球符号规则发生了逆转（北半球为负，南半球为正）。我们应用平均场太阳发电机模型来研究在太阳对流区的发电机的磁螺旋度符号的反转。磁螺旋度的演化受守恒定律控制。我们发现，小尺度磁螺旋度的符号的反转遵循发电机波在对流区内传播。因此，磁螺旋度反转的空间分布反映了大尺度磁场的产生和演化过程。在地面上，螺旋度符号反转的模式由对流区顶部的磁螺旋度边界条件决定。我们证明了发电机参数的波动和发电机周期振幅的变化对磁螺旋度符号规则的逆转的影响。结果表明，大尺度轴对称场的磁螺旋度可以作为太阳发电机的一种附加观测示踪剂。
2013-04-09 astro-ph.SR
Solar Magnetic Field Reversals and the Role of Dynamo Families
太阳光球层的可变磁场由于太阳内部发生的发电机活动而呈现出周期性的反转。我们将Wilcox太阳天文台和Michelson多普勒成像仪观测到的表面场分解为谐波分量，并给出了过去三个太阳黑子周期模式系数的时间演化。各种模式之间的相互作用，然后解释从一般发电机理论的角度来看，在那里的主要和次要的家庭模式之间的耦合被发现与大规模的极性反转的许多例子循环发电机。平均场发电机的太阳能参数制度的基础上，然后用来探索这种耦合可能会导致各种长期趋势的表面磁场观察到发生在太阳的情况下。
2012-08-08 astro-ph.EP astro-ph.SR
A BCool survey of stellar magnetic cycles
本文基于BCool巡天项目，利用高分辨率光谱偏振数据分析了六颗类太阳恒星的表面磁场演化，发现磁场周期性质可能依赖于恒星自转周期，且极性反转时间尺度随自转周期或罗斯比数减小而缩短，为太阳类恒星发电机模型提供了重要观测约束。
2024-12-13 astro-ph.SR
Localized magnetic field structures and their boundaries in the near-Sun solar wind from Parker Solar Probe measurements
帕克太阳探测器在第一次与太阳相遇时发现的一个发现是，相对小规模的结构无处不在，突出表现为磁场的突然偏转。它们被称为之字形，因为其中一些显示了磁场的径向分量的完全逆转，然后返回到常规条件。通过分析与之字形相关的磁场和等离子体扰动，我们确定了三种类型的结构，它们具有略微不同的特征：1。Alfvenic结构，其中磁场分量的变化发生，而场的大小保持恒定; 2.压性场的大小随分量的变化而变化;显示磁场完全反转的结构（阿尔文结构的极端类型）。结构边界和等离子体体速度扰动的处理导致的结论是，它们表示局部磁场管与增强的平行等离子体速度和离子β相对于周围的等离子体一起移动。反转前后的磁场偏转揭示了总轴向电流的存在。电流集中在管表面上的相对窄的边界层上，并且确定管内部的磁场扰动。这些电流在结构表面上是封闭的，并且通常具有可比较的方位角分量和轴向分量。该结构的表面还可以容纳电磁波，其有助于粒子携带电流。我们认为，我们在这里分析的两种类型的结构可能代表的管变形的局部表现形式对应的饱和阶段的消防水龙带不稳定的发展。
2020-03-09 astro-ph.SR physics.space-ph
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
Polarity Reversal of the Polar Magnetic Fields in Solar Cycle 25
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；China Meteorological Administration（中国气象局）；Innovation Center for FengYun Meteorological Satellite（风云气象卫星创新中心）
利用Hinode卫星矢量磁图数据，研究第25太阳活动周极区磁场极性反转时间，发现北、南极区分别于2024年11月和10月反转，北半球反转滞后黑子数峰值约19个月。
2026-06-17 astro-ph.SR
The attempted polarity reversal and evolving magnetic environment of AD Leo
Leiden University（莱顿大学）；University of Queensland（昆士兰大学）；University of Oslo（奥斯陆大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）；Macquarie University（麦考瑞大学）
AD Leo磁场未发生极性反转，但其大尺度磁场呈现轴对称的极性双极结构，且恒星质量损失率比太阳高一个数量级，宜居带位于阿尔芬面之外。
2026-02-20 astro-ph.SR
Solar Polar Field Reversals as the Result of the Global Magnetic field Meridional Flows
基于Wilcox Solar Observatory数据，研究第21至25太阳周极区磁场反转，提出计算正负极性磁场子午环流公式以预测极性反转及活动周极大期时间。
2025-10-31 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
Decay of Activity Complexes, Formation of Unipolar Magnetic Regions and Coronal Holes in their Causal Relation
太阳黑子活动的南北不对称性导致了当前周期中太阳极场的异步逆转。在极冕洞的形成过程中也观察到了这种不对称性。一个稳定的冕洞首先在南极形成，尽管后来那里的极场发生了逆转。本研究的目的是了解使这种情况成为可能的过程。本文分析了全球振荡网络组的天气磁图、太阳和日光层天文台的极紫外成像望远镜和太阳动力学天文台的大气成像组件的日冕洞图，以研究活动复合体衰变、大尺度磁场演化和日冕洞形成之间的因果关系。提出了与衰变活动区和活动复合体有关的冕洞群。这些星系团参与了太阳开放磁通量的全球重新排列。特别是，南极冕洞是由2014年期间观测到的多个活动复合体衰变后产生的冕洞集合形成的。
2016-10-06 astro-ph.SR
New applications of the H-reversal trajectory using solar sails
先进的太阳航行对于高度非开普勒轨道来说是一种越来越有吸引力的推进系统。本文介绍了利用太阳帆的轨道角动量反转（H反转）轨道的三种新应用：空间观测、日心轨道转移和与小行星碰撞轨道。给出了双H反转轨道存在的理论证明，并介绍了双H反转轨道的特点，讨论了双H反转轨道的任务应用。利用两体框架的三维动力学模型得到了一个新的H2 RT族。在时间最优控制模型中，利用理想太阳帆考察了黄道面内外的最小周期H2 RTs。由于在其两个对称的远日点处具有准太阳静止特性，H2 RT被认为适合于空间观测。对于第二种应用，日心转移轨道能够作为时间最优的H反转轨道，因为其近日点速度是圆形或椭圆形速度。这样的转移轨道可以将帆船置于黄道平面内的顺时针轨道，在太阳上方或下方有很大的倾角或位移。第三次应用H型反转轨道是模拟与一颗从地球附近经过的小行星发生正面碰撞。碰撞点可以通过选择不同的近日点或不同的发射窗口来设计。通过数值模拟给出了每种应用的样本轨道。研究结果可为理论研究和工程设计提供参考。
2011-03-08 astro-ph.SR
Periodicities in the coronal rotation and sunspot numbers
本研究试图通过分析1947 - 2009年期间2.8 GHz频率的太阳射电辐射数据的时间序列来研究日冕旋转的长期变化。这里使用每日调整的无线电通量（称为彭蒂克顿通量）数据。自相关分析表明，自转周期在19.0 ~ 29.5恒星日之间变化，平均为24.3恒星日。日冕自转周期的这种变化显示了变化中两个分量的证据：（1）22年分量，可能与太阳磁场反转周期或黑尔周期有关;（3）一个分量，本质上是不规则的，但在其他分量中占主导地位。年平均太阳黑子数与日冕自转周期之间的互相关分析也显示了它与22年海尔周期相关的证据。发现22年的分量几乎与太阳黑子数变化中相应的周期性同相。
2011-03-15 astro-ph.SR
Far beyond the Sun: III. The magnetic cycle of $\boldsymbolι$ Horologii
Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam（波茨坦莱布尼茨天体物理研究所）；European Space Agency, ESTEC（欧洲航天局ESTEC）；Peking University（北京大学）；Universität Potsdam（波茨坦大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；CNRS（法国国家科学研究中心）；AIM（天体物理学、物质与辐射国际联合实验室）；CNRS-IRAP（法国国家科学研究中心红外天体物理研究所）；Eberhard Karls Universität（蒂宾根大学）；Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)（天文生物学中心（西班牙国家科学研究委员会-国家航空航天技术研究所））
研究通过ZDI技术分析ι Hor的磁场演化，揭示其磁极性反转时间尺度及大尺度磁场迁移特性，为太阳型恒星磁活动机制提供新视角。
2025-10-03 astro-ph.SR
Origin of Joy's Law in the context of Near-Surface Convection on the Sun
The University of Newcastle（纽卡斯尔大学）
本综述探讨了太阳活动区倾角Joy定律的起源，指出该倾角在磁场转化和偶极反转中的关键作用，并将观测结果置于活动区近表面被动浮现的背景下进行综合分析。
2025-11-03 astro-ph.SR
Radial Evolution of Near-Sun Magnetic Switchbacks Alfvenicity, Occurrence Rate, and Size
Auburn University（奥本大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
研究近太阳磁折返的阿尔文icity、发生率和尺寸的径向演化，通过构建目录统计分析，发现其随径向距离、太阳活动等变化，且有各向异性，揭示了折返斑块形成及演化规律与太阳风条件的关系。
2026-07-14 astro-ph.SR
On Polar Magnetic Field Reversal and Surface Flux Transport During Solar Cycle 24
随着每个太阳活动周期的进展，活动区（AR）的剩余磁通量向极地迁移，以抵消旧周期的极场。我们使用日震和磁成像仪四年（2010.33--2014.33）的视线磁场测量值描述了第24周期期间的极性反转过程。与AR相关的总通量在2011年在北部达到最大值，比南部早两年多;最大值明显弱于第23周期。极场反转过程相对缓慢，南北不对称，具有幕式特征。我们估计，全球轴向偶极子在2013年10月改变了符号;南北两极场（平均在60 $^\circ$纬度以上）分别在2012年11月和2014年3月逆转，大约相隔16个月。值得注意的是，每个半球向极的通量激增在极性上交替，导致北方多次逆转。我们发现，尾随太阳黑子极性的浪涌往往对应于正常的平均AR倾斜，较高的总AR通量，或较慢的中纬度近地表纬向流，而例外情况发生在低磁活动。特别是，AR通量和中纬度向极流速度表现出明显的反相关。我们将讨论如何解释这些功能可以在一个表面通量传输过程中，包括一个依赖于场的会聚流对AR，一个特性，可能有助于太阳周期的变化。
2014-10-31 astro-ph.SR
Global magnetic cycles in rapidly rotating younger suns
观测到的类太阳恒星旋转速度比我们现在的太阳快，往往会表现出增加的磁活动以及跨越多年的磁周期。使用球壳的全球模拟来研究年轻太阳中大尺度对流、旋转和磁性的耦合，我们探索了旋转对恒星发电机和磁循环性质的影响。主要的3-D MHD模拟进行了三倍于目前的太阳自转速率揭示磁流体发电机的行动，产生强大的环形磁场在低纬度地区的花环，往往在两个半球相反的极性。我们最近的模拟已经探索了系统中的行为，具有相当低的扩散率，实现了亚网格尺度模型，包括未解决的湍流的动态Smagorinsky治疗。较低的扩散促进了磁环的产生，这些磁环经历了磁场强度的显著时间变化，表现出涉及极性反转的全球磁循环。在我们的最小扩散模拟中，我们发现，磁浮力加上对流巨细胞平流可以导致上升的相干环的磁场向模拟域的顶部。
2010-10-28 astro-ph.SR
Temporal evolutions and quasi-periodic variations present in the sunspot number and group sunspot area data measured at Kodaikanal Observatory for solar cycles 14 to 24
自1904年以来，科代卡纳天文台一直在白光下对太阳进行天气观测，这些图像被绘制在称为太阳图的斯托尼赫斯特网格上。这些连续的手绘数据集用于对太阳的长期研究。本文研究了1905- 2016年太阳活动周14 - 24月半球太阳黑子数和黑子群面积的时间和周期变化。我们发现，太阳黑子数和群面积的时间变化是不同的在每个半球和峰值在不同的时间在太阳活动周期的相对半球。对于两个数据集，周期19显示最大振幅。太阳黑子数时间序列中，第24周最弱，第15周最弱。在这两组数据中都发现了双峰的存在和“奇偶规则”的违反。我们利用小波技术研究了这两个时间序列的周期和准周期变化。我们注意到，除了$\sim$ 11年周期和22年极性反转周期的基本模态外，太阳黑子活动数据在相对半球也表现出多个中期周期，特别是Riger群和准两年周期。这些检测到的准周期性的时间演变也不同，在北半球和南半球。我们对数据集进行了统计分析，以了解相对半球之间的整体性质和耦合。研究表明，两个半球的数据集不同，但可能存在某种依赖性。
2022-11-03 astro-ph.SR
Switchbacks in the near-Sun magnetic field: long memory and impact on the turbulence cascade
帕克太阳探测器在第一次与太阳相遇时所做的最引人注目的观测之一是，在一个磁场中，迅速的极性反转无处不在，而这个磁场在其他情况下主要是径向的。这些所谓的之字形强烈地影响着磁场的动态。我们在这里集中讨论它们的宏观性质。首先，我们发现这些结构是自相似的，既没有特征幅度，也没有特征持续时间。他们的等候时间统计数字显示了聚集的证据。相关的长期记忆存在于它们的发生率中，而不是背景波动所固有的。有趣的是，内部和外部的之字形结构的惯性范围湍流的光谱特性不同，在后者的$1/f$范围延伸到更高的频率。这些结果表明，在这些结构之外，我们是在存在较低的振幅波动与较短的湍流惯性范围。我们推测这些对应于原始的太阳风。
2019-12-05 astro-ph.SR physics.space-ph
Synthetic observations of wave propagation in a sunspot umbra
利用斯托克斯合成程序NICOLE对MANCHA程序中的黑子本影波传播进行数值模拟，得到了Fe I $λ$ 6301.5 μ m和Ca II红外三重态谱线的光谱偏振时间序列。Fe I $λ$ 6301.5 μ m线的多普勒速度和强度核心振荡之间的相位差的分析表明，除了5和6.5 mHz之间的频率外，强度的变化是由不透明度波动而不是固有的温度振荡产生的。另一方面，光球磁场检索从弱场近似提供了固有的磁场振荡波的传播。我们的结果表明，这是由于我们的太阳黑子模型的低磁场梯度。色球钙II红外三线态的斯托克斯参数显示出惊人的变化，冲击波通过形成高度的线，包括发射自反转线芯和高度异常斯托克斯V配置文件。用弱场近似从Ca II红外线推断的磁场振荡似乎与光球层和色球层之间的磁场强度变化有关。
2014-08-27 astro-ph.SR
Polar Filaments Capture High Latitude Solar Poloidal Field Interactions and can Foretell the Future Sunspot Cycle Amplitude before Polar Field Precursors
Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences（阿亚巴塔观测科学研究所）；Mahatma Jyotiba Phule Rohilkhand University（马哈特玛·乔提巴·普尔·罗希尔坎德大学）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育与研究学院加尔各答分校）；Government of West Bengal（西孟加拉邦政府）；Institute of Science Education and Research Kolkata（科学教育与研究学院加尔各答分校）；Southwest Research Institute（西南研究所）；Indian Institute of Space Science and Technology（印度空间科学与技术学院）；Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）；IISER Kolkata（印度科学教育与研究学院加尔各答分校）
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
Vigorous convection in a sunspot granular light bridge
光桥是太阳黑子中对流最显著的表现。最亮的代表是由看起来类似于颗粒的特征组成的颗粒光桥。深入研究的对流运动，温度分层，和磁场矢量和周围的光桥颗粒的目的是确定的相似性和差异，典型的安静的太阳颗粒。利用空间耦合反演技术分析了日出太阳光学望远镜的分光偏振数据，反演了光桥和静日颗粒的分层大气参数。中心热的上升气流周围的冷却器快速下降流达到10公里/秒，清楚地建立轻桥颗粒的对流性质。在近表面层中的这些颗粒的内部部分是无场的，并且被尖点状磁场配置覆盖。我们观察到磁场反转的迹象在快速下降流的位置。黑子附近的宁静太阳颗粒被一个从黑子向外放射状延伸的低洼天篷场所覆盖。安静的太阳和轻桥颗粒之间的相似之处，指出颗粒轻桥在底层对流区的深锚定。快速，超音速下降流是最有可能的组合的结果，由于辐射冷却到邻近的本影和事实，我们的样品更深的层，因为下降流是直接相邻的倾斜壁的威尔逊凹陷的光桥颗粒的对流。
2014-07-04 astro-ph.SR
The magnetic field vector of the Sun-as-a-star. II. Evolution of the large-scale vector field through activity cycle 24
在目前的工作中，我们调查如何大规模的太阳磁场，在其三个矢量分量，在大部分的周期24，从2010年1月到2018年4月的演变。为了过滤掉小规模的太阳场，目前在高分辨率的天气图，我们使用球谐分解方法，它分解的太阳场在多极与不同的l度。通过总结在一起的低-l多极，我们重建的大尺度场的分辨率类似于观察到的恒星磁场，这使得太阳和恒星的磁图之间的直接比较。在第24周期间，“太阳作为恒星”的磁场在径向和纬向分量中显示出极性反转，但在方位分量中没有。大尺度太阳场仍然主要是极向的，其能量的70%以上包含在极向分量中。在其演化过程中，当太阳黑子数接近极小值时，大尺度场更具有轴对称性和极向性，而在接近极大值时，大尺度场的强度更大。太阳的环向能量和黑子数之间存在着相关性，这表明黑子场是太阳环向大尺度能量的主要贡献者。太阳的大尺度磁性质与See等人报道的恒星磁性观测趋势相吻合，环向（Etor）和极向（Epol）能量的关系为Etor ~Epol^{1.38 \pm 0.04}。与恒星样品相似，太阳的大尺度场表现出缺乏环形非轴对称场。
2018-07-17 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
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
Direct observation of magnetic cycles in Sun-like stars
2007年至2011年期间，在法国南峰伯纳德·利奥望远镜上使用NARVAL分光偏振仪定期观测了19颗太阳型恒星的样本，探测质量在0.6至1.4太阳质量之间，自转周期在3.4至43天之间。利用塞曼-多普勒成像技术重建了目标光球磁场的大尺度结构，并研究了其长期时间演化。我们在这里介绍了这个项目的第一个结果，观察了几颗恒星的短磁周期，显示了在我们监测的时间跨度内连续的极性反转。初步趋势表明，短周期在恒星周期小于12天和恒星质量大于一个太阳质量的情况下更为频繁。极性开关的直接跟踪揭示的周期长度显着短于那些来自以前的研究的基础上色球活动监测，这表明在同一颗恒星的几个磁时标共存。
2011-09-19 astro-ph.SR
Observed Variability of the Solar Mg II h Spectral Line
Mg Ⅱ的h&k双峰是太阳指向界面区成像光谱仪（IRIS）观测到的两条主要谱线。这些线是从光球层到上色球层的磁和热环境的示踪物。我们使用双高斯模型来拟合2014年8月24日拍摄的全太阳镶嵌数据集的Mg II h轮廓。我们使用高质量的配置文件拟合的合奏进行统计研究的变化的线轮廓，因为它涉及的磁结构，动力学，和中心到肢体的视角。平均互联网络配置文件包含一个深反转的核心，并在h2弱不对称。在互联网络中，我们发现h3波长和轮廓不对称性以及h1宽度和h2宽度之间有很强的相关性。h3磁芯的平均反转深度与磁场成反比。斑和黑子显示出许多不包含反转的轮廓。这些配置文件也很少出现在互联网中。我们在与线核相关的统计数据中看到了磁排列结构在斑和网络中的迹象，但这些结构在互联网络中并不清楚或延伸。的中心到肢体的变化进行了比较与半经验模型大气的预测。我们测量到一个显着的肢体变暗的线核心，这是没有预测的模型。这项工作的目的是提供一个全面的测量基线和初步分析所观察到的结构和形成的镁II剖面观测IRIS。
2015-08-19 astro-ph.SR
Time evolution of magnetic activity cycles in young suns: The curious case of kappa Ceti
对年轻的类太阳恒星的磁特性进行详细的研究，可以为我们的太阳的磁过去及其对早期地球的影响提供有价值的信息。我们使用50年的色球活动数据和6个时期的分光偏振观测，确定适度旋转的年轻类太阳恒星Kappa Ceti的磁性和活动周期的属性。通过测量Ca II H和K线的通量来确定色球活动。一个广义的Lomb-Scargle周期图和小波分解的色球活动数据，以建立相关的周期性。利用塞曼多普勒成像技术对该恒星的偏振分光观测数据进行了矢量磁场重建。我们的周期分析算法检测到一个3.1年的色球周期，除了恒星的著名的6年周期。虽然这两个循环周期的比例约为1：2，但它们表现出不寻常的时间演变。此外，分光偏振数据分析显示了恒星大尺度磁场的极性反转，这表明了一个大约10年的磁场或海尔周期。这颗恒星色球周期的不寻常演化，以及它们与磁周期的缺乏直接相关性，使鲸鱼座κ成为一颗好奇的年轻太阳。这种复杂的磁场活动演化可能与适度活跃的年轻太阳同义，这是我们自己的太阳可能采取的演化路径。
2021-10-12 astro-ph.SR
Reversals of the solar magnetic dipole in the light of observational data and simple dynamo models
观测表明，在每个太阳活动周中，太阳磁场发生反转时，光球层的太阳磁偶极子通常不会消失。相比之下，平均场太阳发电机模型预测偶极场确实会变为零。在最近的一篇论文中，Moss等人（2013）提出，这种矛盾可以解释为表面极向场的小尺度磁波动的大尺度表现。在这里，我们比较这种解释与WSO（威尔科克斯太阳天文台）光球磁场的数据，以确定所需的解释的现象，并比较结果与预测从一个简单的发电机模型，考虑到这些波动的磁场波动的幅度。我们表明，WSO数据有关的磁偶极子反转是非常相似的预测，我们非常简单的太阳发电机模型，其中包括平均磁场和波动。磁波动的均方根值和平均场之间的比值估计为2左右，与太阳黑子数据的估计合理一致。在4个月左右的反转期内，偶极子的脉动贡献大于平均场的脉动贡献。波动的记忆时间约为2个月。观测表明，磁波动的均方根强烈调制的太阳周期的相位。这为太阳磁场是由单一发电机机制而不是由独立的小规模发电机作用产生的概念提供了额外的支持。一个弱的非轴对称磁场的波动性质的建议产生的分析，寿命约为1年。
2014-07-05 astro-ph.SR
A Study of the relation between intensity oscillations and magnetic field parameters in a Sunspot: Hinode Observations
本文利用G~带和Hinode的CaIIH滤波图给出了太阳黑子在光球层和色球层中的强度振荡特性。强度功率图作为磁场强度和频率的函数，揭示了在所有频率下，随着光球磁场强度的增加，G波段的功率减小。然而，在CaIIH中，更强的场在高频下表现出更大的功率，特别是在4.5 mHz-8.0 mHz频带中。在不同位置的活动区的功率分布表明，在CaIIH的振荡表现出更大的功率相比，G波段。我们还涉及到的功率强度振荡与光球矢量磁场的不同组成部分，使用近同时光谱偏振观测的太阳黑子的日出分光偏振仪。光球本影功率与磁场强度及其视距分量呈强反相关，而与横向分量有较好的相关性。在色球层中观察到这种趋势的逆转，但在低频率（$ν\le$ 1.5 mHz）除外。在光球和色球层的所有频率（1.0 $\leν\le$ ~ 8.0 mHz）下，太阳黑子半影的功率与磁场参数都是反相关的，但色球功率在3 ~ 3.5 mHz的频率范围内表现出很强的相关性。
2014-07-28 astro-ph.SR
Long-Term Evolution of the Sun's magnetic field during Cycles 15--19 based on their proxies from Kodaikanal Solar Observatory
对太阳磁场的定期观测仅在最近五个周期左右可用。因此，为了了解太阳磁场变化的起源，必须利用其他数据集重建过去周期的磁场。科代卡纳尔太阳观测站（KoSO）记录的过去100年的长期均匀观测提供了这样的机会。本文首次提出了一种利用太阳在太阳黑子Ca Ⅱ K和H $α$谱线上的天气观测资料重建太阳磁场的方法。重建方法是基于这样一个事实，即Ca II K强度与无符号磁通量相关良好，而磁通量的符号来自相应的H $α$图，它提供了主极性的信息。在此基础上，我们研究了15- 19旋回的磁场演化。我们还研究了双极磁区（BMR）和它们的剩余磁通浪涌的因果关系。重建的磁通量的时间-纬度分析提供了磁场演化的整体视图：新兴的磁通量，其进一步的转变与单极磁区（UMR）和剩余磁通浪涌的形成。我们确定了极性场的逆转和跟随和领先极性的临界浪涌。我们发现，相反极性的向极输运导致磁极中主导磁极性的多次变化。此外，在相邻的11年周期之间发生的剩余通量激增揭示了它们之间的物理联系。
2020-09-23 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
North-south asymmetry of solar dynamo in the current activity cycle
对当前太阳活动周期中极区磁场反转的南北不对称性提出了解释。Babcock-Leighton机制对极向场产生的贡献是利用当前活动周期的太阳黑子数据估计的。分别对北半球和南半球进行估计。在周期的初始阶段，北半球的贡献大大超过南半球。这可能是北极磁场较早逆转的原因。Babcock-Leighton机制的估计贡献远小于以前活动周期的类似估计。预计下一个活动极小期将有一个相对较弱（<1G）的大尺度极场。
2014-06-27 astro-ph.SR
On the Origin of the sudden Heliospheric Open Magnetic Flux Enhancement during the 2014 Pole Reversal
本研究通过分析1au处的OMF演化、源表面建模及太阳光球层数据，揭示了2014年9月至10月期间日球层开放磁通量突增与PFSS模型磁场、冕洞开放磁通量、南极残余磁场消失及第24太阳活动周最大活动区出现之间的联系。
2024-02-20 astro-ph.SR
Solar cycle irregularity study
University of California at Davis（加州大学戴维斯分校）；University of Napoli “Parthenope”（那不勒斯帕尔特诺佩大学）
研究太阳活动周期不规则性，发现其可能由单一现象引起，与太阳内部旋转和极性反转周期的不规则性相关。
2026-02-20 astro-ph.SR
