物理學:射電望遠鏡觀測全日面活動
物理學:射電望遠鏡觀測全日面活動
使用日本國家天文臺公布的圖像和射電觀測數(shù)據(jù),重點研究太陽射電波段全日面活動。在過去的20年里,日本國家天文臺射電望遠鏡持續(xù)跟蹤了太陽磁場(不僅是是太陽黑子活動,太陽活動包括活動的整個極地)活動。結果發(fā)現(xiàn),在過去的20年整個太陽活動已逐漸下降。目前,北半球的太陽活動已經(jīng)達到了最高階段,有數(shù)據(jù)顯示,在南半球的太陽活動還沒有達到的最長期限。這意味著,在北半球和南半球的太陽同步活動已經(jīng)崩潰。太陽活動在北半球和南半球出現(xiàn)完全不同的情況,大型太陽觀測設備第一次在地面和衛(wèi)星對準太陽,發(fā)現(xiàn)一個顯著減少的活動過程。這項研究的結果均來自長期穩(wěn)定運行設備野邊山射電日光儀獲得的數(shù)據(jù)。隨著太陽物理學的進一步發(fā)展,磁場活動將是長期的問題,影響地球的高層大氣和行星際空間。
一、黑子的細節(jié)
太陽活動周期和太陽黑子數(shù)活躍在低緯度(30度)的程度,是顯示太陽活動強度的一個重要指標,其中最常使用的是太陽黑子數(shù)。接近11年周期的高低轉換,黑子磁場極性(N極,S極)在每個周期中都要反轉。在這個太陽活動周期中,對應的活動周期數(shù)增加24。在第23周期中沒有觀察到的太陽表面黑子是歷史上時間最長的。此外,近兩年左右的時間內(nèi)又是正常的。最近的太陽活動已經(jīng)于過去的情況有所不同。
二、附近高緯度活動
高緯度地區(qū)活動表現(xiàn)出一個11年周期的特征。然而,最大的間隔期內(nèi),也就是在高緯度地區(qū)太陽活動主要是微小的黑點,其對應于在低緯度地區(qū)的活動高峰期。在近極地觀測的設備需要有高空間分辨率的能力,從而觀察太陽的邊緣。南北黑子磁場的極性是相反的,當活動變得最小時,反轉磁場的時間已知是非常弱的,觀測場的極向是相當困難的。因此,通過高精度觀測衛(wèi)星測量日面邊緣附近的高緯度地區(qū)的磁場,直到最近才成為可能。
三、無線電觀測
在可見光波在微波頻段,所觀測到地區(qū)是非常明亮的。其亮度表示極地地區(qū)的活躍程度。射電成像設備位于山腳下的一個高原上,在17GHz波段,從1992年起的20年來持續(xù)的完全捕捉白光全日面影像,得到射電波段日面完整亮度分布。在低緯度地區(qū)強烈的無線電波和太陽黑子的活動已被觀察到,有一個黑子群繼續(xù)在赤道方向移動,與太陽活動區(qū)的演進方向一致。
明亮極區(qū)活動十分。射電亮時,對應太陽活動極小期,以及低緯度地區(qū)。頂部示出的磁場分布成為更強的射電源,在強磁場的極性射出現(xiàn)電集中區(qū)。大約在同一時間,也已經(jīng)顯示出了良好的定量相關關系。從太陽活動的第22-24周期可以看出,第一極性和低緯度地區(qū)逐漸下降,在過去的20年中,整個太陽表面的活動已經(jīng)減弱。此外,截至2012年3月,北極的相應期限最長不超過低緯度地區(qū)最小相位亮度。換句話說,在北極地區(qū)一直保持了11年的太陽活動周期,在南半球則沒有這樣的跡象。
在北半球和南半球的太陽活動周期觀測中,這是首次完成完整地由衛(wèi)星和地面聯(lián)合進行的大規(guī)模觀測。觀測研究的結果有助于解決太陽活動在過去存在的許多疑問。隨著太陽物理學的發(fā)展,太陽活動特征將是長期受關注的問題,它影響著地球的高層大氣和行星際空間。
四、蝴蝶圖
日本野邊山太陽射電天文臺,和國家天文臺太陽射電天文臺,配備有84個拋物面天線,直徑80厘米,建于1992年,20年來持續(xù)觀測太陽,覆蓋全頻和17GHz波段。
太陽能磁流體動力學波隨時間變化的強度分布表明太陽黑子的活動,主要集中在低緯度地區(qū)。黑子主要分布在北緯30度以南、南緯30度以北,接近60度的寬度。從北緯60°S緯度范圍到北緯60度帶附近的北緯90度以南范圍,極地地區(qū)活動顯示了與黑子的強相關性。請注意射電波段已經(jīng)觀察到在低緯度地區(qū)存在強磁場,太陽活動區(qū)的轉移范圍,將繼續(xù)在赤道方向移動。形成的路徑圖被稱為蝴蝶圖。
五、結論
20年來已合成的圖像數(shù)據(jù)來看,射電成像的太陽活動區(qū)圖像和蝴蝶圖,在該波段有一定的變化。正如前文所說,這是否意味著日冕邊緣的輪廓強度有所變化還有待進一步的觀測。太陽南北極地區(qū)是射電明亮的,與磁場的強度圖顯示了良好的相關性(蝴蝶圖磁場)。在這些觀測結果中,低緯度地區(qū)出現(xiàn)的活動性已經(jīng)減少。這表明低緯度地區(qū)的活動是一個緩慢的活動,緯度越高活動越劇烈。