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太阳活动区矢量磁场测量及其特征分析

王帅  
【摘要】:磁场在太阳活动中起着重要的作用,而太阳黑子是太阳磁场在大气中最明显的标志。研究太阳黑子的磁场性质也就成为人们所关心的重要课题。通过对太阳黑子矢量磁场的观测测量,黑子磁场的基本特征,我们已有了逐步认识。本文对太阳黑子磁场的观测分析过程进行了综述,主要分为,太阳磁场观测的物理原理、偏振Stokes参量辐射方程的建立、辐射转移方程的解、磁场测量的反演方法和太阳黑子矢量磁场分析。文中具体介绍了我们在太阳黑子矢量测量分析中所做的一些研究工作,主要内容如下: 太阳黑子磁场研究自从1908年Hale首次发现太阳磁场存在以来,已经发现了黑子磁场结构的许多性质。令人信服的太阳黑子矢量磁场分层结构是西班牙的Westendorp Plaza等人在2001年采用SIR磁场反演方法同时拟合四个Stokes参量得到的。受到他们启发,我们建立了太阳两层大气模型,每层九个大气参量(磁场矢量、速度场等),在偏振Stokes参量辐射转移方程的DELO数值解的基础上,得到了测量太阳黑子矢量磁场分层结构的简单反演方法。通过对谱线理论偏振轮廓的拟合检验,我们得到了这种太阳黑子矢量磁场反演方法的测量精度。此磁场反演方法对磁场强度的测量误差约为80G,对磁倾角的误差约为6~0,方位角的误差为8~0。 利用我们自己的磁场反演方法,对一个δ型太阳黑子的矢量磁场作了分析。反演得到的δ型黑子的矢量磁场两层结构拥有δ型黑子的主要特征,两个黑子本影磁场极性相反,且本影之间的半影磁场的磁倾角很大,也就是在半影中磁力线几乎水平分布。另一方面,对比了黑子两个本影在上下两层大气的磁倾角分布显示,在上层大气本影磁力线更竖直一些。这表明此δ型黑子的磁环从下层大气到上层大气继续延伸。最后,我们发现上下两层大气的矢量磁场的中性线分布是不一样的,在下层磁场中性线要比上层大气复杂的多。


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