量化的太阳活动区磁场复杂性方法的深化研究与应用

申 请 人： 郭 娟项目成员： 杨 潇

2010 年度国家天文台青年人才基金项目申请答辩

申请人简介 申请人：郭娟

1997.9-2001.7 ：河北师范大学物理系，获学士学位 2001.9--2006.12 ：国家天文台硕博连读，并获博士学位 2006.12-- 今 ：国家天文台工作，助理研究员一级

目前没有自己的基金，明年欲申请自然科学基金

申请人主要参加项目情况： （ 1 ）国家自然科学基金：太阳磁场演化和爆发活动现象研究，项目

负责人张洪起 （ 2 ）国家自然科学青年基金：智能化高分辨太阳耀斑观测终端的研

制，项目负责人林佳本

项目成员：杨潇，博士研究生

申请人已发表文章列表

(1) Guo, J.,(1) Guo, J., Zhang, H. Q., Chumak, O. V. and Liu, Y., Solar Phy Zhang, H. Q., Chumak, O. V. and Liu, Y., Solar Phys., 237, 25, 2006s., 237, 25, 2006

(2) Guo, J.,(2) Guo, J., Zhang, H. Q. and Chumak, O. V., Zhang, H. Q. and Chumak, O. V., Astron. Astrophys,, 462, 1121, 2006 462, 1121, 2006

(3) Guo, J.(3) Guo, J. and Zhang, H. Q., Advances in Space Research, 200 and Zhang, H. Q., Advances in Space Research, 2007, 39, 17737, 39, 1773

(4) (4) Zhang, H. Q., Bao, X. M, …, Zhang, H. Q., Bao, X. M, …, Guo, J.,Guo, J., …, Chinese J. Atron. As …, Chinese J. Atron. Astrophys., 3, 491, 2003.trophys., 3, 491, 2003.

(5) (5) Chumak, O. V., Zhang H. Q., and Chumak, O. V., Zhang H. Q., and Guo J.,Guo J., Astron. Astrophys. Astron. Astrophys. Trans., 23, 525, 2004.Trans., 23, 525, 2004.

(6) (6) Chumak, O. V., Zhang H. Q., and Chumak, O. V., Zhang H. Q., and Guo J.,Guo J., The 3-rd French-C The 3-rd French-Chinese meeting on solar physics, ed. Fang, C., Schmieder, B., ahinese meeting on solar physics, ed. Fang, C., Schmieder, B., and Ding, M., Nanjing University Press, 266, 2006.nd Ding, M., Nanjing University Press, 266, 2006.

立项依据 太阳黑子群分类有助于研究不同类型黑子群与耀太阳黑子群分类有助于研究不同类型黑子群与耀

斑发生率之间的关系，对于太阳活动预报具有重斑发生率之间的关系，对于太阳活动预报具有重要意义。要意义。

然而迄今为止，太阳黑子一般采用形态分类法然而迄今为止，太阳黑子一般采用形态分类法（例如威尔逊山磁分类、苏黎世分型、（例如威尔逊山磁分类、苏黎世分型、 McIntosMcIntoshh 分型等），没有关于黑子群位型定量分类的系分型等），没有关于黑子群位型定量分类的系统研究 。统研究 。

定量研究活动区磁场位型的复杂性具有重要的意定量研究活动区磁场位型的复杂性具有重要的意义！义！

立项依据 俄罗斯莫斯科大学斯坦伯格天文研究所 Chuma

k O. V. 教授等早在 1987 年提出了一个参数来量化活动区磁场位形的粗略方法。

ddEE = (Rn+Rs) / Rsn = (Rn+Rs) / Rsn

其中其中，， Rs = ( Ns /Rs = ( Ns /ππ))1/21/2

Rn = (Nn /Rn = (Nn /ππ))1/21/2

Nn & Ns: 活动区正负两极面积 Rn & Rs: 活动区正负两极等效半径 Rsn: 活动区正负两极磁场加权的重心之间的距离

Ed = (Rn+Rs)/Rns

= 0.659

(Xs,Ys)

(Xn,Yn)Rs

Rn

Rns

例 1： configuration:

(Xs,Ys)

(Xn,Yn)

Rs

Rn

Rns

Ed = (Rn+Rs)/Rns

= 2.097

例 2： configuration:

立项依据 近几年，我们（ Guo, Zhang & Chumak2006, Guo, Zhang & Chumak2006,

2007a, 2007b2007a, 2007b ））利用 SOHO/MDI 资料，进行了基于该参数的活动区磁场复杂性定量分类法、及其与活动区耀斑指数、与源于活动区 CME 速度的统计研究。我们的一系列研究结果表明，用该参数量化活动区磁场位型及复杂性是比较合理的。

立项依据 我们的量化研究方法才刚刚开始，在量化的活动

区磁场复杂性随太阳活动周的演化研究，以及与耀斑关系的大样本统计研究等方面还未展开。

我们以前的研究工作只应用了活动区的纵向磁场观测数据，在磁复杂参数与向量磁场所得各个参数之间的统计关系研究方面尚属空白。

研究内容与研究目标 本项目以量化的太阳活动区磁场复杂性方法的深

化研究与应用为主要内容和研究目标，进行以下系列研究工作：

（ 1 ）应用怀柔基地跨 2 个太阳活动周的矢量磁场观测数据，以及 MDI/SOHO 跨一个太阳活动周的视向磁场观测数据，研究量化之后的太阳活动区磁场位型复杂性随太阳活动周的演化特征，定量的给出活动周极大极小年的偏离数量级，也是理解太阳发电机理论的一个基本问题。

研究内容与研究目标 （ 2 ）我们将应用 SOHO/MDI 跨一个太阳活

动周的视向磁场数据，计算活动区磁复杂性参数及其它一些比对参数，结合相应时间段的 GOES耀斑数据，大样本统计分析太阳耀斑产率与磁场复杂性参数及其它比对参数的关系，希望对太阳活动预报有所贡献。

研究内容与研究目标 （ 3 ）我们将利用怀柔太阳观测基地跨 2 个太阳

活动周的活动区矢量磁场观测数据，计算活动区磁复杂性参数以及只能从矢量磁场计算得到的物理参量（如磁场剪切角、电流、电流螺度等），研究活动区磁复杂性参数与这些参数之间的关系。

项目计划与预期结果 计划在一年的时间内，分 3 个阶段完成项目，拟发表第一作者 SCI 文章 2至 3篇：

（ 1 ） 2010.1~2010.3 ：完成量化之后的太阳活动区磁场位型复杂性随太阳活动周的演化特征的研究（目前这部分研究工作已经取得初步结果，已经整理成文，待投）

（ 2 ） 2010.4~2010.7 ：完成大样本统计分析太阳耀斑产率与磁场复杂性参数及其它比对参数的关系研究（目前这部分数据选取工作基本完成）

（ 3 ） 2010.8~2010.12 ：完成活动区磁复杂性参数与矢量磁场所得参数之间的关系研究（对应于 1091 个活动区的 7950组矢量磁场数据已经选取，目前已经计算了一小部分）

怀柔数据（怀柔数据（ 2222 ，， 2323 周）和周）和 MDIMDI （（ 2323 周）：周）： 活动区磁场的年平均复杂性随太阳活动周的演化趋势： 活动区磁场的年平均复杂性随太阳活动周的演化趋势： 太阳活动极大年，活动区磁场的平均复杂性高；太阳活太阳活动极大年，活动区磁场的平均复杂性高；太阳活 动极小年 活动区磁场的平均复杂性低。动极小年 活动区磁场的平均复杂性低。

从从MDI/SOHOMDI/SOHO 资料，第资料，第 2323 活动周：活动周： 活动周左翼：活动区年平均复杂程度偏离极小年 活动周左翼：活动区年平均复杂程度偏离极小年 60.4% 60.4% 活动周右翼：活动区年平均复杂程度偏离极小年活动周右翼：活动区年平均复杂程度偏离极小年 38.6%38.6%

从从MDI/SOHOMDI/SOHO 资料，第资料，第 2323 活动周：活动周：（（ 11 ）绝大部分复杂活动区出现在活动周极大年附近及其之后。）绝大部分复杂活动区出现在活动周极大年附近及其之后。（（ 22 ）活动周前两年几乎没有复杂活动区出现。）活动周前两年几乎没有复杂活动区出现。（（ 33 ）活动区末期南半球出现较多复杂活动区，北半球很少。）活动区末期南半球出现较多复杂活动区，北半球很少。

经费计划（ 5万元）

研究经费： 3.8万（主要文章版面费）国际合作与交流： 0.5 万劳务费： 0.5 万管理费： 0.2 万

研究基础与工作条件 工作基础： 项目申请者郭娟从攻读博士期间期一直从事太阳

活动区磁场复杂性的定量研究工作。在该研究领域，已经展开了一系列研究工作，已经有 3篇第一作者 SCI 文章发表。

工作条件： 怀柔太阳基地 35cm 磁场望远镜已成功运行了 20多年，有丰富

的实测经验，积累了大量矢量磁场测量资料，有着广泛扩展的研究领域，良好的国际合作关系。

相信我们可以做出很好的成绩！