太阳黑子磁场磁极性指标的数值模拟与预测

太阳黑子磁场磁极性指数是表征太阳黑子磁极方向和太阳活动强弱的指标,具有周期性变化规律和特征.基于太阳黑子相对数与太阳黑子磁场磁极性指数的对应关系,利用太阳黑子相对数重构1749—2022年太阳黑子磁场磁极性时间序列;对太阳黑子磁场磁极性时间序列进行索周分析,结果表明具有主周期22.04年、次周期18.54年和三周期13.60年的变化特征.根据太阳黑子磁场磁极性指数的三个周期特征,构建“三周期”型太阳黑子磁场磁极性指标,并对构建指标进行数值模拟重建太阳黑子磁场磁极性时间序列,对比实测数据和模拟数据显示两者不仅数值上近似相等而且具有相同的周期性变化规律.利用“三周期”型太阳黑子磁场磁极性指标对太阳黑子第13、14、15磁周模拟预测,结果表明未来60年太阳黑子磁场磁极性指数保持准22年磁周期变化规律,指数呈递增趋势,太阳活动将逐步增强;对太阳黑子相对数进行预测,发现第25周太阳黑子峰值将发生于2024年,极大值为136.72,此结果与多种预测方法结果的均值一致,并保持太阳活动增强的趋势.“三周期”型太阳黑子磁场磁极性指标在连续、长期的数据预测方面具有优势,在太阳活动和全球气候变化方面具有重要意义.

基于索周法的行星系日心经度周期性分析

行星系日心经度和行星会合指数是行星系统运动的两大重要指标,在研究行星系统运动特征及演化规律方面具有特殊作用.行星会合指数可用于表征行星系统会合与分离的程度;行星系日心经度可用于表征行星系质心的准确方位,在研究行星系质心方位变化特征方面具有重要意义.本文对行星系日心经度的长期变化规律进行研究,利用索周法分析发现行星系日心经度具有准11.5年的主周期变化规律;利用功率谱分析表明近两千年的行星系日心经度数据中具有显著的11.893年的周期性变化规律;利用Morlet小波分析表明200年的数据中行星系日心经度周期规律分布在10~20年的时域内;三种分析方法均表明行星系日心经度具有准11.5年的变化规律.同时,借助索周法对行星系日心经度和行星系统对太阳引潮力进行周期对比分析,存在相似的周期性规律.因此,行星系日心经度和太阳引潮力指标均可用于分析太阳活动变化规律.为研究行星系统运动对太阳活动的影响方面具有一定意义.

行星会合运动与太阳引潮力的周期性分析

行星会合指数和太阳引潮力指数是行星系统相对于太阳的两个重要指标,在分析行星系统对太阳影响方面具有重要意义.为探究行星系统会合运动及其引发太阳引潮力的周期吻合性,本文对行星会合指数和太阳引潮力指数两指标进行数值模拟,提供了百年、千年尺度的时间序列.对1450—2000AD期间的行星会合指数和太阳引潮力指数进行索周分析,显示行星会合指数存在显著的准19.88年、39.37年、12.94年、25.54年的周期规律,其中19.88年、39.37年的周期性较强、12.94年、25.54年的周期性较弱;太阳引潮力指数存在准11.99年、24.04年、35.99年、48.03年的强周期和4.0年、5.97年、7.98年、16.01年的弱周期.同时,利用功率谱和Morlet小波分别对行星会合指数和太阳引潮力指数进行周期性分析,分析结果与索周分析结果一致.行星会合指数和太阳引潮力指数存在相近的周期性规律又存在不同的周期性特征,反映了两指标的变化特征;行星对太阳正、反垂点产生大小近似相等、方向相反的引潮力,当行星会合指数处于极大或极小值时太阳引潮力指数都将达到极大值.行星对太阳引潮力的复杂性导致太阳引潮力指数具有多周期性特征,这些周期性规律有助于分析太阳活动.行星会合指数和太阳引潮力指数为进一步研究行星系统对太阳影响及太阳活动提供新思路.

太阳黑子磁场磁极性指标的构建及其周期性分析

太阳黑子磁场磁极性指数作为衡量太阳磁场磁性变化的重要指标,在研究太阳活动方面发挥重要作用.本文根据1749—2019年的太阳黑子磁场磁极性指数时间序列(SMFPI),利用索周法获得其周期性特征并成功构建了太阳黑子磁场磁极性指标.通过对近270年太阳黑子磁极性数据的索周分析,发现存在显著的准22.16年、18.20年的主周期规律,其中以准22.16年的周期性最强.对太阳黑子磁场磁极性指标进行数值模拟,重建了近270年的太阳黑子磁场磁极性时间序列;通过对比太阳黑子磁场极性的重建数据和观测数据,发现构建的太阳黑子磁场磁极性指标能够准确反映太阳黑子磁场磁极性的变化规律.利用功率谱分析和小波分析方法,分别对太阳黑子磁场磁极性观测数据和重建数据进行周期性分析:功率谱分析表明两组数据均具有平均22.54年的主周期和18.13年的次周期;小波分析表明两组数据在1749—2019年期间近270年整个时段内具有17~43.5年的周期区间.因此,两种周期分析结果保持良好的一致性,也同索周分析呈现的结果保持一致.太阳黑子磁场磁极性指标能够有效重建太阳黑子磁场磁性时间序列,准确反映太阳活动的变化趋势;进而为研究太阳黑子磁场磁极性循环、太阳活动、全球气候变化提供有效途径和奠定理论基础。