太阳表面不同纬度的强/弱磁场活动的周期和演化特征研究

In study of magnetic field activity and evolution on the solar disk, investigation of the periodicities is traditional and classical research method. However, the earlier studies related to the periodicities and evolutionary characteristics of the magnetic field activity, have not studied the spatial distribution and evolution of the periodicities of the magnetic field activity on the solar disk. We use the data of magnetic field activity on the full solar disk, which was recorded by Kitt Peak and Mount Wilson Observatory lasting 40 year, to analyze the periodicities and evolutionary characteristics of the strong/weak magnetic field activity at different latitudes of the solar disk, and study the physical essence of the evolution of magnetic field. The main scientific topics in our study as follows: 1, Investigation of the periodicities and evolutionary characteristics of the strong/weak magnetic field activity at different latitudes of the solar disk as well as the relationship of them; 2, Study of the characteristics and physical reason of the same period at different latitudes or different phases of the solar activity; 3, Analysis of the spatial distribution and evolutionary characteristics of the periodicities of the weak magnetic field activity, and research of the relationship and difference of the evolutionary characteristics between the strong magnetic field activity and weak magnetic field activity on the solar disk.

在太阳表面磁场活动与演化的研究中，周期研究是传统的和经典的研究方法。但是，以前关于磁场活动的周期和演化特征研究，并没有研究太阳表面磁场活动周期的空间分布与演化。我们利用基特峰和威尔逊山天文台观测的40年的太阳全日面磁场数据，分析太阳表面不同纬度的强/弱磁场活动的周期和演化特征，以及研究磁场演化过程的物理本质。我们的研究主要有以下几个科学目标：1、分析不同纬度的太阳表面磁场活动的周期和演化特征以及关联性；2、研究同一周期在不同纬度或太阳活动不同相位出现的特征以及物理原因；3、分析弱磁场活动周期的空间分布及演化特征，进而研究太阳表面强磁场和弱磁场活动之间演化特征的差异和关联性。

太阳表面磁场活动与太阳内部的发电机有直接的联系，同时又延伸到行星际空间，对日地空间环境和人造卫星等都有非常重要的影响。因此，太阳表面磁场活动的周期和演化特征研究，对于进一步理解太阳发电机理论，太阳活动周的起源以及日地空间环境都具有非常重要的意义。我们利用威尔逊山天文台观测的太阳磁场数据系统的研究了太阳全日面磁场活动在中等时间尺度上的周期，发现太阳表面的强弱磁场在中等时间尺度上都有在几个典型的周期，并且对这些周期性的磁场活动给出了物理解释。利用1-23太阳活动周的太阳黑子数研究了太阳黑子活动周的形状，我们发现用二元混合高斯方程可以很好的描述太阳黑子活动周的形状，并且进一步研究太阳黑子活动的特征。我们还利用太阳黑子数据，进一步研究太阳南北半球非对称性的周期变化特征。研究发现24周是一个特殊的周期，以为太阳黑子面积分析显示太阳南北半球的非对称性变化有一个大约12个太阳周时间尺度的变化趋势；而根据太阳黑子数和太阳黑子群数分析，南北半球的非对称性变化周期的时间尺度约为8个太阳周。基于太阳表面磁场的演化特征，我们进一步研究了行星际磁场在几天到太阳活动周时间尺度上的演化特征。这项研究分析了行星际磁场的磁流成分的起源，并且在行星际磁场和太阳表面磁场活动之间建立了直接的物理连接。最后，我们调查了太阳总辐照在太阳周时间尺度上的变化与太阳磁场活动的关系，分析结果显示太阳总辐照在太阳活动周时间尺度上的变化主要是由太阳表面小尺度的磁场特征控制的。