YNAO OpenIR  > 太阳物理研究组
太阳风速的太阳周统计研究
其他题名A Statistical Analysis of Solar Wind Velocity of Solar Cycle
张娟
学位类型博士
导师林隽
2018
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点北京
学位专业天体物理
关键词太阳风 太阳活动 日冕
摘要太阳是与地球和人类关系最密切的天体。太阳活动是空间天气变化的主要因素,其中太阳风是太阳活动影响空间天气的一个重要媒介。自从上个世纪太阳风被发现以来,太阳风的起源,太阳活动对太阳风起源区域的影响,以及太阳风的性质与其起源区域和加速机制关系的研究一直是太阳物理和空间物理研究的重点课题。本文首先对太阳风的背景知识和太阳风的太阳周行为的研究现状进行了简要的介绍,随后详细介绍了太阳风日平均速度的统计分析工作,其主要结果如下: 选用OMNIWeb网站中不同飞船于1963年11月27日至2013年12月31日在近地区域测量的太阳风速度数据资料,用交叉相关分析方法研究了太阳风的速度统计特征。Γ分布的概率密度函数能够较好的拟合太阳风速度的概率分布,太阳风速度的最或然速度为373 km s-1,。通过统计分析可知,太阳风可大致分为三类:(1)低速太阳风,v小于450 km s-1,低速太阳风与黑子活动正相关,但其周期相位滞后;(2)高速太阳风,v大于等于450 km s-1并小于725km s-1,高速太阳风与黑子活动负相关,但其周期相位领先。(3) 极高速太阳风,v大于等于725 km s-1,极高速太阳风与黑子活动正相关,但其相位领先。在低速太阳风和高速太阳风中均发现存在27天周期,这说明这两类太阳风都受到太阳自转的调制,并与太阳长寿命磁结构有关。极高速太阳风主要在太阳活动周的下降相出现。文中还解释了这三类太阳风的太阳活动周的周期行为。 选用OMNIWeb网站中在近地区域(约为1AU)观测的1963年11月27日至2015 年11月30日太阳风速度数据资料,用Lomb-Scargle周期图的方法研究了太阳风速度的周期特征。高速太阳风在约为10.4 年的太阳活动周的周期信号最强,而低速太阳风在约为9.7年周期处周期信号最强。全部太阳风数据、低速太阳风数据、高速太阳风数据中均存在27天自转周期以及其1/2、1/3 的谐频周期,并在这三类太阳风数据的周期图中在27天自转周期以及其1/2、1/3 的谐频周期附近存在许多相互独立的周期信号峰值。全部太阳风数据和低速太阳风数据中分别存在约为1.07年的年周期,但在1994年后的高速太阳风数据中没出现。全部太阳风数据和高速太阳风数据中均出现了1.68年的周期,但在低速太阳风数据中没有出现。仅在1994 年之后的全部太阳风数据中存在2.42年的周期,但是其2倍的周期(约为4.83年)在低速太阳风和高速太阳风中都有出现。全部太阳风数据、低速太阳风数据和高速太阳风数据中还存在4.1 年的周期。文中还对这些周期的起源进行了详细地讨论。
其他摘要The sun is the nearest star to the earth and human.The solar wind is an important medium through which the sun can impact the earth and influence space weather. Since the solar wind was first measured at last century, the origin of the solar wind , the properties of the solar wind , and the way how they connect with their source regions and acceleration mechanism are important both as a fundamental issue in solar physics and space physics. Firstly, the solar wind background knowledge and research status of solar wind cycle behaviors are introduced briefly. Then the statistical characteristic analysis of solar wind cycle behaviors is presented in detail. The main result are as follows:Daily mean value of solar wind velocity measured by various spacecraft near the Earth’s orbit from 1963 November 27 to 2013 December 31 given by OMNIWeb is utilized to investigate its characteristics through statistical analyses. The percent probability distribution of solar wind velocity can be described well by the Γ distribution function with the most probable velocity to be 373 km s-1. It is found that solar wind could be statistically classified into three groups: (1) the low-velocity wind, v is less than 450 km s-1 , which positively responds to, and in the cycle phase lags, the solar activity cycle; (2) the high-velocity wind, v is greater than or equal to 450 km s-1 and less than 725 km s-1, which negatively responds to, and in the cycle phase leads, the solar activity cycle, but in a short timescale (one-rotationperiod) lags the solar activity cycle; and (3) the extreme-high-velocity wind,v is greater than or equal to 725 km s-1, which positively responds to, and in cycle phase leads, the solar activity cycle. A period of about 27 days is determined for solar wind in the first two groups, so that solar wind in the groups is modulated by the solar rotation and related with solar long-life magnetic structures. Solar wind of extreme high velocity appears mainly at the descending phases of the solar cycles.Daily mean velocity of solar wind, which was surveyed near the Earth's orbit at about 1 AU from 27 November 1963 to 30 November 2015 and issued by OMNIWeb is used to look into its periodicity through the Lomb - Scargle periodogram method. As the strongest periodical signal, the solar activity cycle of about 10.4 years is found in high-velocity wind, but in low-velocity wind, the 9.17-year cycle appears instead. The rotation cycle of about 27 days and its 1/2and 1/3 harmonic periods are clearly detected in all-, low- and high- velocity wind, and at periodogram several individual periodical peaks appear very close to the peaks of these three periods. The annual period of about 1.07 years is identified for both all- and low- velocity wind, but not for high-velocity wind after 1994. The 1.68-year period occurs in all- and high- velocity wind, but does not appear in low-velocity wind. The period of about 2.42 years appears just in the all-velocity wind after 1994, but its 2-fold period (about 4.83 years) appears in both all- and high- velocity wind. The period of about 4.1 years occurs in all-, low-, and high- velocity wind. The possible origin of these periods is discussed.
学科领域天文学
学科门类理学 ; 理学::天文学
页数97
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25371
专题太阳物理研究组
作者单位中国科学院云南天文台
第一作者单位中国科学院云南天文台
推荐引用方式
GB/T 7714
张娟. 太阳风速的太阳周统计研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2018.
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