云南天文台揭开全日面太阳活动周的双面孔
云南天文台抚仙湖太阳观测与研究基地的研究人员通过分析全日面超级综合磁图,揭示了太阳活动存在类似“双面神雅努斯(Janus)”的二元性。
太阳活动周是日球层物理学的基石,其驱动机制(太阳发电机理论)仍是太阳物理学中的核心未解之谜(科学杂志列出的125个科学问题中的第51个)。尽管已知太阳表面存在大尺度黑子磁场和小尺度的网络磁场、瞬现区磁场等,且不同尺度的磁场与太阳活动周的相位关系复杂(有的同相,有的反相,有的无相关),但长期以来缺乏对全日面磁场进行系统性分类以揭示其整体演化规律的研究。
研究人员发现太阳全日面磁场存在一个临界点(5.29 G),将太阳磁活动分裂为“强”与“弱”两个周期相位相反的雅努斯面孔:在低纬度,强磁场的黑子活动周是其显性面孔(这就是通常所说的太阳活动周),弱磁场的与黑子活动周反相位周期是其隐形面孔;在高纬度的雅努斯面孔则与低纬度的雅努斯面孔又完全相反。从而全日面磁场的长期演化形成了此前未被识别的、贯穿整个太阳大气的“雅努斯周期”。
这一发现不仅解释了一些活动现象长期演化为什么会出现矛盾的统计结论,也为理解太阳磁场的起源、演化及其对日地空间环境的影响提供了新的物理图景(高低纬度各有两个太阳活动周期)。
研究论文以The Split Janus-faced Sun: Magnetic Rhythm and Duality in the Solar Cycle为标题,发表在《天文和天体物理学研究》(Research in Astronomy and Astrophysics)。

图1:低纬度(红色圆圈)和高纬度(蓝色圆圈)区域中,不同强度范围内的每日磁场强度值与每日太阳黑子数的皮尔逊相关系数。垂直的黑色虚线将日面上的磁元划分为四个磁场强度区域(标记为I、II、III和IV),对应于弱至强磁场强度范围, II、III和IV可以合并为一类。下图:用于计算上图中相关性的数据点数。

图2:强、弱磁场的活动周组成太阳活动的Janus周
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