太陽磁場和行星際磁場的周期性研究

葉妮祝鳳榮周雪梅賈煥玉西南交通大學(xué)2010年4月太陽磁場和行星際磁場的周期性研究目錄引言數(shù)據(jù)分析方法

統(tǒng)計折疊周期分析法

Lomb-Scargle傅立葉變換法

數(shù)據(jù)說明結(jié)果和討論總結(jié)引言太陽磁場、行星際磁場太陽磁場與行星際磁場的關(guān)系磁場周期性的研究太陽磁場和行星際磁場SMMFdata:downloadfrom:/IMFdatadownloadfrom:

/WilcoxSolarObservatory(WSO）TRACE探測器SayanSolarObservatory(SSO)在GSE坐標中測量行星際磁場X-axis：pointingfromtheEarthtowardsthesunY-axis：intheeclipticplanepointingtowardsdusk(thusopposingplanetarymotion).Z-axis：paralleltotheeclipticpole數(shù)據(jù)分析方法統(tǒng)計折疊周期分析法Lomb-Scargle傅立葉變換法

太陽磁場分布1975年—2010年，磁場與太陽的11年活動周期相對應(yīng)。行星際磁場分布磁場的大致分布為-20nT到+20nT之間，主要集中于-5nT到5nT之間。用統(tǒng)計折疊法分析太陽磁場周期變化范圍為2-100天，周期變化步長為一天可以看出在27天處出現(xiàn)極大值，即太陽磁場有27天的周期在T=41處也有比較明顯的峰值出現(xiàn)（通過進一步分析知為T=14的貢獻），由于27天周期對之后的折疊有貢獻，所以54，81天處也有峰值出現(xiàn)用統(tǒng)計折疊法分析行星際磁場周期變化為2-100天，變化步長為一小時Bx、By有都在13.5，27.17天處有明顯周期，之后的峰值為13.5和27.17天周期的貢獻Z軸與太陽自轉(zhuǎn)軸方向相同，Bz無明顯周期性用Lomb-Scargle傅立葉變換分析太陽磁場歸一化功率譜密度在26.90天處出現(xiàn)極大峰值，13.5天處也有峰值出現(xiàn)，8.95天處有較小峰值，虛警概率判斷顯示，26.90天處的虛警概率接近0，而13.5天處虛警概率為4.580336e-12，8.95天處虛警概率為4.237935e-02。26.90天處和13.5天處周期信號可靠性很高，而8.95天處的周期信號有一定可靠性。用Lomb-Scargle傅立葉變換分析行星際磁場對于Bx，歸一化功率譜密度在27.15處出現(xiàn)極大峰值，13.5天處也有峰值出現(xiàn)，虛警概率判斷顯示，27.15天處的虛警概率接近0，而13.5天處虛警概率為2.679048e-07。對于By，歸一化功率譜密度在27.15處出現(xiàn)極大峰值，13.6天處也有峰值出現(xiàn)，虛警概率判斷顯示，27.15天處的虛警概率接近0，而13.6天處虛警概率為4.185670e-09。對于Bx和By兩處周期信號都有很高的可靠性。與太陽磁場不同，在8.9附近沒有發(fā)現(xiàn)明顯的周期信號。對太陽磁場的周期擬合對太陽磁場的兩處周期13.5天和26.90天分別做周期擬合。擬合結(jié)果顯示，太陽磁場周期為13.62天和27.13天，擬合函數(shù)分別為：-5.832*sin（2*3.14/13.62*（t–2.514））-0.0829和-6.561*sin（2*3.14/27.13*（t+2.969））-0.9725。從27.13天的擬合可以看出，13.62天的周期信號對27.13天的周期有貢獻。對行星際磁場X分量的周期擬合對行星際磁場的周期擬合結(jié)果顯示，Bx的周期為13.46天和27.19天。擬合函數(shù)分別為：0.3788*sin(2*3.14/13.46（t–3.168）)+0.1057，和

-0.449*sin(2*3.14/27.19（t+3.61）)+0.04862.對行星際磁場Y分量的周期擬合對行星際磁場的周期擬合結(jié)果顯示，By的周期為13.60天和27.17天。擬合函數(shù)分別為：-0.2723*sin(2*3.14/13.60*（t+1.521）)–0.03316,和

0.6737*sin(2*3.14/27.17*（t+0.9547）)+0.06371結(jié)果和討論統(tǒng)計折疊周期分析法和Lomb-Scargle傅立葉變換法分析顯示：太陽磁場和行星際磁場的x、y方向分量都具有13.5天和27天左右的周期。經(jīng)虛警概率判斷兩處周期信號都為真實周期信號。而太陽磁場可能還具有9天左右的周期，對于該周期還需要進一步分析。結(jié)論地球軌道面（黃道面）上行星際磁場呈扇形結(jié)構(gòu)，每一扇形區(qū)域中的太陽磁場極性相同，相鄰扇區(qū)的磁場極性相反。由于此扇區(qū)與太陽一起每27天轉(zhuǎn)一周，所以就有27的行星際磁場周期。由于扇區(qū)的旋轉(zhuǎn)，每經(jīng)過大約13.5天觀測點轉(zhuǎn)為處在相對的扇區(qū)，會觀測到同一極性的行星際磁場。所以行星際磁場有13.5天左右的周期。對于太陽磁場的周期現(xiàn)象，也