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太阳活动区磁场测量和非势特征研究论文

敦金平  
【摘要】: 磁场在太阳活动中扮演者最主要的角色,太阳表面上各种活动现象(如太阳黑子、耀斑爆发和日冕物质抛射等)都和太阳磁场有关。因此,太阳活动区磁场测量和非势特征的研究对理解太阳表面上各种活动现象的物理机制和动力学过程有着十分重要的意义。本文主要在这两方面进行了一些研究,主要内容包括以下四部分: 1.法拉第效应对怀柔磁场望远镜横场方位角测量的影响。理论上,在谱线的远线翼观测时,法拉第效应的影响远远小于在谱线线心观测时的影响。我们利用国家天文台怀柔太阳磁场望远镜分别在工作谱线线心和线翼(偏离线心Κ0.15(?))处观测的70组矢量磁图,通过对线心和线翼处测量的横场方位角的统计比较,结果表明:对于总磁场强度小于1000高斯的区域,法拉第效应的影响是比较小的。但对于总磁场强度大于1000高斯的区域,法拉第效应的影响明显变大。在r<30°的倾角范围内,可以认为法拉第效应的影响很小;在30°≤r<60°的倾角范围内,法拉第效应的影响明显变大;当倾角r≥75°后,法拉第效应的影响又明显减小。法拉第效应对怀柔磁场望远镜横场观测中方位角的平均影响为13°。 2.法拉第效应对利用怀柔磁场望远镜观测的矢量磁场计算电流螺度的影响。我们通过对磁场望远镜分别在工作谱线线心和线翼(偏离线心—0.15(?))处观测的70组矢量磁图计算的平均电流螺度值的比较,得到:在总磁强度小于1000高斯的范围内,法拉第效应对平均电流螺度计算值的影响非常小,随着总磁场强度的增大,法拉第效应的影响越来越明显。在倾角r小于30°和大于75°的两个范围内,法拉第效应对平均电流螺度计算值的影响非常轻微,而在30°到75°的范围内,法拉第效应的影响随倾角的增加而变得越来越强。 3.太阳23周活动上升期磁场剪切角和非势能的演化。我们利用国家天文台怀柔太阳磁场望远镜在1995到1998年观测数据中234个活动区的共700幅矢量磁图,计算了每幅磁图的纵向磁场通量、磁场剪切角和非势能并给出了它们的月平均值随时间的演化。我们得到如下结论:从太阳活动低年到太阳活动峰年,太阳上活动区的数目、活动区的面积、纵向磁场通量和磁场所蕴含的磁能都在增强,而且日面上单位体积内所蕴含的磁场能量和潜在的、可以供给各种太阳活动现象(如耀斑、日面物质抛射等)的非势能量也在增加,磁场剪切角的变化虽然没有上述随时间的演化趋 势,们是在太阳活动的上升期,磁场剪切角的符号和大小在剧烈的变化, 从另一个角度反映了太阳上活动区的非势性随着太阳活动峰年的即将到 来而变得强烈、复杂。 4.太阳23周活动上升期磁场剪切角的统计分布。我们利用国家天文 台怀柔太阳望远镜在 1996年到 2000年观测数据中 274个活动区的共 759 幅矢量磁图,计算了每幅磁图的磁场剪切角,分别做了南半球、北半球和 所有活动区的磁场剪切角的统计分布直方图。这些统计分布都近似为正态 高斯分布,可用高斯曲线的得到很好的拟合。磁场剪切角具有南北半球符 号的反对称手征性,在南半球有53%的活动区的磁场剪切角是正的,而在 北半球有62%是负的。


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