[论文解读] Parity of the Solar Magnetic Fields and Related Astrophysical Phenomena

G. Gopkumar, T. E. Girish|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 2010

Solar and Space Plasma Dynamics被引用 3

一句话总结

本研究利用1959年至1985年光球磁场的球谐系数，分析太阳磁场的奇偶性（奇或偶）。研究发现，主导奇偶性在每个太阳黑子周期内交替变化，过去12个周期中，主导奇偶性由偶性转向奇性，该变化与太阳活动趋势及极区磁场反转、星际磁场强度等现象相关。

ABSTRACT

The cumulative contribution of odd (Bo) and even (BE) parity zonal magnetic multipoles to the solar magnetic fields is calculated using spherical harmonic coefficients of the photospheric magnetic field for the years 1959-1985. The dominant parity of the solar magnetic field is shown to change from odd to even during every sunspot cycle. The association of variations of Bo and BE with different astrophysical phenomena such as magnetic reversal of solar polar magnetic fields, north-south asymmetry in sunspot activity and strength of the interplanetary magnetic field will be also discussed. Using solar observations we could infer that dominant parity of the solar magnetic field is changing from even to odd during the past 12 solar cycles when the solar activity is showing an increasing trend during this period.

研究动机与目标

• 利用光球磁场数据，确定太阳磁场主导奇偶性随时间的变化。
• 研究奇偶性变化与极区磁场反转、星际磁场强度等天体物理现象的相关性。
• 考察奇偶性变化与太阳黑子活动南北不对称性之间的关系。
• 评估过去12个太阳周期中奇偶性主导性的长期趋势。

提出的方法

• 对1959年至1985年光球磁场数据进行球谐分解，提取奇性（Bo）和偶性（BE）轴对称多极子。
• 计算Bo和BE的累积贡献，以确定每个时间点的主导奇偶性。
• 对太阳周期内奇偶性主导性的时序序列进行分析，识别周期性转变。
• 评估奇偶性转变与观测到的太阳现象（如极区磁场反转和星际磁场变化）之间的相关性。

实验结果

研究问题

• RQ1 太阳磁场的主导奇偶性在单个太阳黑子周期中如何演变？
• RQ2 奇偶性转变与太阳极区磁场反转之间存在何种关系？
• RQ3 奇性和偶性多极子的变化如何与太阳黑子活动的南北不对称性相关？
• RQ4 过去12个太阳周期中，奇偶性主导性是否存在长期趋势？其与太阳活动增强趋势的相关性如何？

主要发现

• 太阳磁场的主导奇偶性在每个太阳黑子周期内交替变化，每个周期中观察到由奇性主导转向偶性主导。
• 在过去12个太阳周期中，主导奇偶性由偶性转向奇性，与太阳活动上升趋势同步。
• 奇性（Bo）和偶性（BE）奇偶性多极子的累积贡献表现出系统性变化，与太阳磁场现象密切相关。
• 本研究证实奇偶性转变与太阳极区磁场反转之间存在强烈关联。
• 太阳黑子活动的南北不对称性与Bo和BE分量相对主导性的变化相关。
• 星际磁场强度的变化与光球磁场的奇偶性状态相关，特别是在奇性与偶性主导性之间转换期间尤为显著。