云南天文台在太阳活动周交替时期活动区螺度观测研究中获进展

近日，中国科学院云南天文台选址与日冕观测研究团组副教授刘继宏、研究员刘煜等，利用SDO/SHARPs矢量磁场观测资料，对24与25太阳活动周交替时期两年时间内观测到的85个活动区的螺度和倾角开展了详细统计研究，发现多数样本活动区遵守螺度符号半球规则，而螺度和倾角之间没有显著的统计关系。该工作是首次从观测角度对该时段的螺度的统计研究，相关研究成果发表在《皇家天文学会月报》上。

以往的统计研究发现，活动区螺度符号在北半球主要为负，在南半球主要为正，这称为螺度符号半球规则。后期一些研究发现，在太阳活动周的开始或结束时，螺度相对于半球规则具有“错误”的符号，另一些研究并未发现此现象。通常，如果定义倾角以逆时针方向为正，则遵守乔伊定律（Joy’s law）的活动区的倾角在北半球为负，在南半球为正。因此，普遍认为，倾角的半球符号偏好与螺度的半球符号偏好相同。由于观测研究所使用的数据来自不同的仪器和时间段，因而对于螺度符号半球规则以及螺度和倾角之间的关系（尤其是在太阳活动周的交替时期），尚没有确定的结论。

本研究中，科研人员使用SDO/HMI的SHARPs提供的高时空分辨率的矢量磁场观测数据，检验了太阳活动周第24周结束和第25开始时出现的活动区的螺度符号半球规则，并探究了螺度和倾角的相关性。研究处理了85个活动区，4167幅矢量磁图，时间跨度为2018年12月到2020年12月。

总体而言，62%的样本活动区遵守螺度符号半球规则，且观测结果未显示在太阳活动周结束或开始时有任何半球规则符号反转。另外，螺度和倾角之间没有显著的统计关系，这与根据光球螺度和倾角之间的关系推断出的太阳对流区磁螺度守恒的一般观点相反。

研究还发现，在高纬度地区，活动区的螺度和倾角的半球偏好趋势更为明显，具有相反符号的磁扭绞和磁弯曲的活动区的半球偏好比具有相同符号的活动区更为明显。

研究工作得到中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、河北省自然科学基金以及中科院“西部之光”人才培养计划“一带一路”科学项目的支持。

论文链接

图1.观测得到85个样本活动区的螺度αav和倾角Tilt随纬度和时间的分布图。垂直虚线标记了13个月平滑的太阳黑子数的最小值所对应的时间。（a）、（c）中两条实心黑色斜线之间/之外的数据属于24/25太阳活动周；圆圈的大小表示观测得到的αav/Tilt的相应典型值（蓝色表示负值，红色表示正值，见图的中部标示）。（b）、（d）中红色/蓝色实线是与对应于24/25太阳活动周的38/47个样本活动区的观测数据的最小二乘拟合，黑色线是整个样本的最小二乘拟合。

图2.样本活动区的螺度（x轴）和倾角（y轴）的散点图，第24/25太阳活动周的数据为红色/蓝色。左图红色/蓝色实线是与对应于太阳活动第24/25周的38/47个样本活动区的观测数据的最小二乘拟合；“CC25”和“CC24”标记了相应的相关系数。右图的底部显示了特定符号对应的详细纬度范围。