[论文解读] Minima of Solar Cycles 22/23 and 23/24 as Seen in SOHO/CELIAS/SEM Absolute Solar EUV Flux

L. V. Didkovsky, D. L. Judge+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2009

Solar and Space Plasma Dynamics被引用 11

一句话总结

本研究利用SOHO/CELIAS/SEM数据，分析太阳极紫外（EUV）辐射在He II 30.4 nm波段的绝对通量，比较太阳周期22/23与23/24的极小期。通过探空火箭对比验证，23/24极小期（2008年11月28日）的通量比22/23极小期（1996年6月2日）低约15%，且表现出持续时间更长、不对称的下降与恢复特征，与22/23极小期的快速、对称变化明显不同。

ABSTRACT

Verified and updated calibrated absolute solar flux in the He II 30.4 nm spectral band-pass as measured by the Solar EUV Monitor (SEM) allows us to study variations of the solar EUV irradiance near the minima of Solar Cycles 22/23 and 23/24. Based on eight (1996 to 2007) NASA sounding rocket flights, a comparison of SEM data with the measurements from three independent EUV instruments was performed to verify and confirm the accuracy of the published SEM data. SEM calibrated data were analyzed to determine and compare minima for solar cycles 22/23 and 23/24. The minima points were calculated using SEM first order daily averaged flux smoothed by a running mean (RM) filter with the window of averaging equal to 365 days. These minima occurred on June 2, 1996 (22/23) and November 28, 2008 (23/24). The 23/24 minimum showed about 15% lower EUV flux in the 30.4 nm band-pass than the 22/23 minimum. The 365-day RM curve around the 23/24 minimum has significant asymmetry (fast decrease of the EUV flux to the minimum and a long, near-horizontal profile after the minimum). This profile is quite different from the much faster and symmetrical change of the flux around the 22/23 minimum. SEM flux was compared with both high spectral resolution (0.1 nm) Mg II index calculated from the Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE) using the Solar Stellar Irradiance Comparison Experiment (SOLSTICE) data and with the NOAA composite Mg II index spectrum.

研究动机与目标

• 验证并校准SOHO/CELIAS/SEM在He II 30.4 nm波段的绝对太阳EUV通量测量结果。
• 利用校准后的SEM数据，比较太阳周期22/23与23/24的太阳EUV辐照度极小期。
• 使用365天滚动平均滤波器，评估这些极小期附近EUV通量变化的时间演化特征及其不对称性。
• 通过探空火箭与SORCE/SOLSTICE仪器的独立测量，验证SEM数据的可靠性。

提出的方法

• 基于SOHO/CELIAS/SEM在30.4 nm He II带通波段的测量，推导出校准后的绝对太阳EUV通量。
• 利用1996至2007年间八次NASA探空火箭飞行任务的数据，将SEM测量结果与三个独立的EUV仪器进行对比，以验证数据可靠性。
• 对每日平均SEM通量应用365天滚动平均（RM）滤波，以识别极小期。
• 将22/23与23/24极小期分别确定为365天RM曲线中的最低点。
• 将SEM通量与SORCE/SOLSTICE提供的高分辨率Mg II指数数据及NOAA复合Mg II指数光谱进行比较。
• 通过分析RM曲线在每个极小期附近的形状，量化通量演化的时序不对称性。

实验结果

研究问题

• RQ1 太阳周期22/23与23/24极小期期间，30.4 nm波段的太阳EUV通量绝对水平是多少？
• RQ2 22/23与23/24极小期期间，EUV通量变化的时间特征在对称性与持续时间方面有何差异？
• RQ3 SEM仪器在30.4 nm波段的EUV通量测量结果，通过独立的探空火箭测量验证程度如何？
• RQ4 23/24极小期的30.4 nm EUV通量与22/23极小期相比，定量上低多少？
• RQ5 在这些极小期期间，Mg II指数光谱与SEM绝对通量测量结果的相关性如何？

主要发现

• 太阳周期22/23的极小期发生于1996年6月2日，23/24周期的极小期发生于2008年11月28日。
• 23/24极小期在30.4 nm波段的EUV通量较22/23极小期低约15%。
• 23/24极小期周围的365天滚动平均曲线表现出显著的不对称性，表现为快速下降至极小值，随后为持续时间较长、近乎水平的恢复阶段。
• 相比之下，22/23极小期的通量演化更快且更对称。
• 通过与探空火箭上三个独立EUV仪器的对比，确认了SEM数据的准确性。
• SEM通量与SORCE/SOLSTICE的Mg II指数及NOAA复合Mg II指数光谱均表现出良好一致性。