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太阳光球磁场特性与耀斑相关性研究

作　者: 崔延美
导　师: 王华宁
学　校: 中国科学院研究生院（国家天文台）
专　业: 天体物理
关键词: 太阳光球磁场磁场特性太阳耀斑耀斑物理机制耀斑预报统计关系相关性
分类号: P182
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

人们以观测的光球磁场为基础,对磁场结构和演化进行了深入的研究。尤其是对和太阳耀斑等活动相关的光球磁场特性进行了比较细致的研究工作。如对太阳光球磁场非势性描述,包括磁场梯度,剪切,电流,磁场无力因子α,电流螺度,磁螺度等;或者构造磁荷或磁偶极等光球下磁源,研究光球上的磁拓扑结构;或者探索磁通量管的浮现和对消现象等。作者在第二章中对此作了较详细的介绍。太阳活动对地球环境有重大的影响。太阳上有各种各样的活动现象,如黑子、耀斑、日珥和日冕物质抛射等。太阳耀斑是日地空间环境的主要扰动源之一。对太阳耀斑现象的认识,物理机制的研究,以及耀斑的预报不仅是理解磁能储存和释放机制的必要手段,也是人们实现空间探索的现实需要。在第三章中,作者对太阳耀斑现象,耀斑模型,耀斑的动力学,耀斑预报等问题作了较细致的概述。太阳耀斑的能量来源于磁场。一般认为,活动区磁场的复杂性和非势性越强,耀斑出现的越频繁。在前人工作的基础上,作者进一步研究和探讨了描述磁场复杂性和非势性的物理量与太阳耀斑的相关性,具体工作如下(详见第四章和第五章):(1)采用1996年4月—2004年1月内MDI/SOHO的全日面纵向磁场数据,选取了包含870个活动区的23990张磁图,耀斑数据是在相应时段内的GOES观测资料。通过对大样本的统计分析,我们得到太阳耀斑产率与纵向磁场最大水平梯度,中性线长度,孤立奇点数目有密切正相关性。同级别的耀斑,产率随时间尺度增加而增大;同一时间尺度内,耀斑级别越低,产率越高。(2)通过分析怀柔1996年1月—2001年8月期间的对应554个活动区的1353张矢量磁图和在相应时段内GOES的耀斑观测资料,采用相同的统计分析方法,我们得到太阳耀斑产率同中性线上的强梯度长度Lg,强剪切长度Ls,强梯度强剪切长度Lgs,和总电流Itot,总电流螺度Htot存在正相关关系。(3)通过分析怀柔的矢量磁图我们还得到,相对Lg与Ls,太阳耀斑产率对Lgs的变化更为敏感。(4)太阳耀斑产率同这几个物理量的正相关关系均可以被Sigmoid函数很好的进行拟合,从而定量的描述了太阳耀斑产率随活动区磁场的非势性和复杂性的增加而增大。(5)纵向磁场最大水平梯度,中性线长度,孤立奇点之间有着较密切的相关关系,有可能有着同样的磁流体力学过程;强梯度和强剪切在中性线上的出现具有很强时间相关性,空间相关性很差。这些研究结果进一步确定了太阳光球磁场与太阳耀斑之间的密切关系。对于利用光球磁场特性进行耀斑预报提供了很好的参考。根据太阳耀斑产率同描述磁场非势性和复杂性的物理特征量间的相关性和Sigmoid拟合函数,我们能够利用这些物理量估计活动区在未来一定时间内的耀斑发生情况。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-15
第一章引言  15-17
第二章太阳磁场  17-41
  2.1 太阳磁场测量  17-20
  2.2 太阳磁场观测特性  20-23
    2.2.1 太阳磁场类型  20-23
    2.2.2 太阳磁场的精细结构  23
  2.3 太阳磁场的非势性描述  23-33
    2.3.1 磁梯度、剪切和电流  24-28
    2.3.2 磁场无力因子α  28-29
    2.3.3 电流螺度和磁螺度  29-33
  2.4 太阳磁场拓扑结构  33-36
  2.5 磁通量浮现和对消  36-39
  2.6 三维磁场外推  39-41
第三章太阳耀斑  41-69
  3.1 太阳活动概述  41-51
  3.2 太阳耀斑现象  51-60
    3.2.1 耀斑的光学现象  54-56
    3.2.2 耀斑的X射线﹑远紫外线现象  56
    3.2.3 耀斑的射电辐射现象  56-58
    3.2.4 耀斑粒子发射  58-60
  3.3 太阳耀斑模型  60-63
  3.4 太阳耀斑的动力学模型  63-64
  3.5 太阳耀斑预报  64-69
第四章太阳光球纵向磁场与耀斑产率关系  69-85
  4.1 引言  69-70
  4.2 数据介绍  70
  4.3 因子介绍  70-73
    4.3.1 纵向磁场最大水平梯度  70-72
    4.3.2 中性线长度  72
    4.3.3 孤立奇点  72-73
  4.4 统计分析  73-81
    4.4.1 样本随磁场物理量的分布  74
    4.4.2 耀斑产率与磁场物理量的关系  74-77
    4.4.3 投影效应的影响分析  77-79
    4.4.4 不同级别的耀斑产率  79
    4.4.5 不同时间窗口下的耀斑产率  79-81
    4.4.6 磁场物理量之间的相关性  81
  4.5 结论  81-85
第五章太阳光球矢量磁场与耀斑产率关系  85-97
  5.1 引言  85-86
  5.2 数据介绍  86-87
  5.3 物理参量的选取与计算  87-89
    5.3.1 梯度与剪切的测量  87-88
    5.3.2 电流与电流螺度的测量  88-89
  5.4 分析与结果  89-91
    5.4.1 总耀斑级别与耀斑产率  89
    5.4.2 耀斑产率、梯度和剪切三者之间的关系  89-90
    5.4.3 耀斑产率与总电流、总电流螺度的关系  90
    5.4.4 投影效应影响  90-91
  5.5 总结与讨论  91-97
第六章结论与展望  97-99
参考文献  99-121
文章发表目录（含接受、提交）  121-123
专利申请目录  123-125
简历  125-126
致谢  126

太阳光球磁场特性与耀斑相关性研究

内容摘要

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