[論文レビュー] Long-term variations in solar meridional circulation from geomagnetic data: implications for solar dynamo theory

Katya Georgieva, B. Kirov|ArXiv.org|Mar 19, 2007

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 61被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、太陽風およびコロナ質量放出に関連する地磁気活動の二つの年間ピークの遅れを用いて、geomagnetic aa-indexデータから太陽の緯向循環の長期的変動を推定している。この研究はフラックス輸送ダイナモ理論を支持し、太陽spot周期24の最大値が2011年4月に125に達すると予測している。

ABSTRACT

Geomagnetic activity has two main peaks in the 11-year sunspot cycle caused by two types of solar agents: coronal mass ejections and high speed solar wind streams, whose variations in number and intensity are related to the variations in solar toroidal and poloidal fields, respectively. From the long-term variations in the lag between the two aa-index peaks we derive the long-term variations in solar meridional circulation. We use these relations to test the flux-transport solar dynamo theory and to explain some well known characteristics of the solar cycle. Based on these relations, we give a prediction for the amplitude (125) and epoch of the maximum (April 2011) of sunspot cycle 24.

研究の動機と目的

• 地磁気活動データを用いて、太陽の緯向循環の長期的変化を調査すること。
• 地磁気変動と太陽内部のダイナミクスを関連付けることで、フラックス輸送太陽ダイナモ理論を検証すること。
• 太陽の緯向流れの変動を通じて、長期的な太陽周期的特徴を説明すること。
• 得られた循環傾向を用いて、太陽spot周期24の振幅と時期を予測すること。

提案手法

• 太陽風の異なる源に関連する二つの年間ピークを示すaa-indexを分析し、地磁気活動の二つのピークを特定する。
• 二つのaa-indexピーク間の時間遅れを、太陽の緯向循環変動の代理指標として測定する。
• 遅れの変動と太陽のトロイダルおよびパルスイド磁場成分の変化を相関させる。
• 得られた循環傾向を用いて、フラックス輸送ダイナモモデルの予測を検証する。
• 統計的モデリングを用いて、地磁気データから長期的な循環行動を推定する。
• 観測された循環傾向と歴史的データを基に、将来の太陽周期のパラメータを予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽の緯向循環の長期的変動は、地磁気活動の遅れパターンにどのように影響を与えるか？
• RQ2 観測された地磁気活動ピークは、太陽のトロイダルおよびパルスイド磁場成分の変化をどの程度反映しているか？
• RQ3 地磁気活動ピーク間の遅れは、太陽の緯向循環を信頼できる代理指標として機能するか？
• RQ4 推定された循環傾向は、フラックス輸送ダイナモ理論の予測とどの程度整合しているか？
• RQ5 得られた循環変動に基づいて、太陽spot周期24の予測される振幅と時期は何か？

主な発見

• aa-indexの二つの年間ピーク間の時間遅れは、長期的に体系的に変動しており、太陽の緯向循環の変化を示している。
• 遅れの変動は、太陽のトロイダルおよびパルスイド磁場成分の変化と強く相関している。
• 推定された緯向循環の変動は、極に向かって流れが変調されるというフラックス輸送ダイナモモデルの予測を支持している。
• 本研究では、太陽spot周期24の最大値が125に達すると予測されており、その時期は2011年4月である。
• 地磁気データから導かれた長期的な循環傾向は、既知の太陽周期的特徴と整合性を示している。
• 本手法は、地上の地磁気観測から太陽内部ダイナミクスを推定する、新たなデータ駆動型のアプローチを提供している。