[論文レビュー] Long Term Sunspot Cycle Phase Coherence with Periodic Phase Disruptions

G. E. Pease, Gregory S. Glenn|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2016

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、 sunspot cycles と太陽重心トルク周期の間の長期的位相整合性を調査し、太陽 spots 周期のタイミングと振幅を制御する約179年周期のJose周期を特定している。1699–1798.3年および1878.8–1976.1年の2つの179年間隔において、太陽 spots の最小値における高い位相整合性とピーク振幅の相関が示され、今後のサイクル SC28–SC36 についても位相整合性と振幅相関が予測されており、経験的トルク駆動要因によって裏付けられている。

ABSTRACT

In 1965 Paul D. Jose published his discovery that both the motion of the Sun about the center of mass of the solar system and periods comprised of eight Hale magnetic sunspot cycles with a mean period of ~22.37 years have a matching periodicity of ~179 years. We have investigated the implied link between solar barycentric torque cycles and sunspot cycles and have found that the unsigned solar torque values from 1610 to 2057 are consistently phase and magnitude coherent in ~179 year Jose Cycles. We are able to show that there is also a surprisingly high degree of sunspot cycle phase coherence for times of minima in addition to magnitude correlation of peaks between the nine Schwabe sunspot cycles of 1878.8 to 1976.1 (SC12 through SC20) and those of 1699 to 1798.3 (SC[-5] through SC4). We further show that the remaining seven Schwabe cycles in each ~179 year cycle are non-coherent. In addition we have analyzed the empirical solar motion triggers of both sunspot cycle phase coherence and phase disruption, from which we conclude that sunspot cycles SC28 through SC35 (2057 to 2143) will be phase coherent at times of minima and amplitude correlated at maxima with SC12 through SC19 (1878.8-1964.8). The resulting predicted start times +/- 0.9 year, 1 sigma, of future sunspot cycles SC28 to SC36 are tabulated.

研究の動機と目的

• 複数世紀にわたる太陽 spots 周期と太陽重心トルク周期の間の長期的位相整合性を調査すること。
• 太陽 spots 周期のタイミングに周期的な位相の不整合が生じるかどうかを特定すること。
• 太陽運動の経験的要因を同定し、それらが太陽 spots 周期の位相整合性と振幅相関を制御する仕組みを解明すること。
• 位相整合性パターンを用いて、今後の太陽 spots 周期の開始時刻を高い精度で予測すること。

提案手法

• 1610年から2057年までの不符号太陽トルク値の分析により、太陽 spots 周期との周期性と整合性を同定する。
• 1699–1798.3年（SC[-5] から SC4）および1878.8–1976.1年（SC12 から SC20）の2つの179年間隔における太陽 spots 周期の最小値と最大値の相互相関を分析する。
• 179年周期ごとの残りの7つの Schwabe 周期において位相整合性がないことを特定し、非整合性を示す。
• 重心トルクから導出された経験的太陽運動駆動要因を用いて、今後の SC28–SC36 における位相整合性を予測する。
• サイクル開始時刻の1σ不確実性が±0.9年であることを用いて、予測の統計的妥当性を検証する。
• 表およびデータの日付誤植の修正により、最終版（v3）において結果の不確実性が低減された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複数の179年周期のJoseサイクルにわたって、太陽 spots 周期の最小値に長期的な位相整合性が存在するか？
• RQ2 太陽 spots 周期における位相整合性と不整合性を引き起こす、経験的太陽運動の要因は何か？
• RQ3 長期にわたり、太陽 spots の最大値における振幅相関は、最小値における位相整合性とどのように関連しているか？
• RQ4 位相整合性パターンを用いて、今後の太陽 spots 周期の開始時刻を高い精度で予測できるか？
• RQ5 太陽重心トルク周期は、太陽 spots 周期のタイミングと振幅をどのように制御しているか？

主な発見

• 1699–1798.3年と1878.8–1976.1年の間で、太陽 spots 周期の最小値に高い位相整合性が観測され、タイミングの整合性が一貫している。
• SC12–SC20とSC[-5]–SC4の間で、太陽 spots の最大値における振幅相関が強く観測され、長期的な整合性が裏付けられている。
• 179年周期ごとの残りの7つの Schwabe 周期には位相整合性がなく、周期的な不整合が生じていることが示された。
• SC28からSC35（2057–2143年）は、最小値で位相整合性が保たれ、最大値でSC12–SC19（1878.8–1964.8年）と振幅相関が見込まれる。
• SC28からSC36の予測開始時刻は、±0.9年という1σ不確実性を伴い、位相整合性とトルク駆動要因に基づいて算出された。
• 表1および表7の日付誤植の修正により、結果の不確実性が低減され、最終版（v3）における予測の信頼性が向上した。