太阳黑子周期和潮汐周期的相关性及其形成机制

                                   杨学祥，杨冬红

最近发现太阳黑子和潮汐有相同的变化周期，行星摄动和行星潮汐可能是它们的共同成因。深入研究其相关规律，对气候变化的预测具有重要意义。

1         太阳活动周期

早在1843年天文爱好者施瓦布就发现了太阳黑子的变化有十年的重复性。在1852年发现了黑字数连续两次极大的时间间隔从7.3年到17.1年，平均周期长度为11.1年。1908年美国天文学家海耳发现了太阳黑子具有磁性，太阳活动磁周期为22年。太阳活动的长周期有61、80、190、257、430、800年周期【1，2】。

表1 近5000年来太阳活动异常时期（据张元东，李维宝，1989）

表2 太阳活动的长周期极大和极小年代（丁有济 等人，1982）

云南天文台的丁有济等人在研究中国古代黑子记录中，得到公元以后太阳活动有七个极大期与六个极小期，其中有三个极大期与极小期同艾迪的太阳活动曲线实相符的（见表1）。

太阳黑子有约200年的变化周期，通常称之为延长极小期。从公元850年起，我们可以确定的太阳黑子延长极小期就有六次之多（以前查到四个，刚刚又查到一个，与潮汐高潮的一一对应令人激动），它们分别是：

奥特极小期（Oort minimum）（1010-1080）

麦蒂威密讷极小期（Medieval Minor Minimum）（1150-1200）

    沃尔夫极小期 （Wolf Minimum） （1270-1350）

    斯玻勒极小期 （Sprer Minimum）(1430–1520)

    蒙德极小期  （Maunder Minimum）（1620-1710）

    道尔顿极小期（Dalton Minimum）(1787–1843)

    21世纪极小期 （21th Century Minimum ）(2007-20??)

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图1 公元850~2000年太阳黑子6次超长极小期（据网上资料【3】）

2         潮汐周期

早在2000年，温室效应提出者之一的美国科学家季林就指出，即使没有温室效应, 地球自己的卫星月球也会使地球的温度上升。季林认为，地球、月亮和太阳相对位置的变化会引起潮汐强度的逐渐变化，其周期与气候周期是一致的。当日、地、月排成一线且相互距离最小时，日月引潮力相互加强而变为最大，地球海洋潮汐规模也最大，这时就有更多来自海洋深处的冷水被带到海面。这些冷水可以冷却海洋上的空气。据计算，大约在1425年即小冰期的末期，潮汐达到了最大值，从那以后逐渐减弱，直到3100年潮汐又达到最大值。这个周期是过去1万年气候变迁的主要动力。这个效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到24世纪，而后随着潮汐的增强，地球的气候将逐渐变冷，未来300年是气候变暖的高峰时期，变化周期为1800年【4】。此外，潮汐还有1.1、2.2、11、18.6、22、31、37、55、56、178、200、220年周期，我们称之为“潮汐调温效应”。其中拉马德雷现象的周期为50-60年，1890-1924年、1946-1976年、2000-2030年为拉马德雷冷位相时期（与低温对应）；1925-1946年、1988-1999年为拉马德雷暖位相时期（与变暖对应）【5】。

自公元1000年以来，相应潮汐高潮年为1062、1264、1425、1629、1770、1974年，其中1425年达到最大值，与15-17世纪小冰期气候相对应。1062-1974年的潮汐曲线是由低到高，再由高到低，与相反的气温变化趋势相对应。

图2  潮汐强度变化的1800年周期（据Charles D. Keeling and Timothy P. Whorf，2000）

 图2 潮汐强度变化1500-1800年周期（据Charles D. Keeling and Timothy P，2000【4】）

3         太阳黑子周期和潮汐周期的一一对应

对比图1和图2可以明显地看到，1062年潮汐峰值对应太阳黑子的奥特极小期（Oort minimum）（1010-1080）和11世纪气候变冷；1100年的潮汐峰值非常低，对应并不明显的麦蒂威密讷极小期（Medieval Minor Minimum）（1150-1200）；1264年潮汐峰值对应太阳黑子的沃尔夫极小期（Wolf minimum）（1270-1350）和13-14世纪冷气候；1425年、1629年两次潮汐峰值对应太阳黑子的斯玻勒极小期 （Sprer Minimum）(1430–1520)、蒙德极小期（Maunder Minimum）（1620-1710）和15-17世纪小冰期时期；1770年的潮汐峰值对应太阳黑子的道尔顿极小期（Dalton Minimum (1787–1843)和18世纪的低温期；1974年的峰值对应20世纪70年代的气候变冷和2007年以来的太阳黑子极小期。两者7次时间的一一对应表明其相关性和处于同一激发机制。

4         太阳黑子活动和行星潮汐

有人认为，太阳黑子活动受行星潮汐的影响。太阳黑子活动和潮汐有相同的周期变化，这也意味着地球轨道变化和月球轨道变化同样受行星摄动和行星潮汐的影响。行星通过行星摄动和行星潮汐影响太阳黑子活动和地月轨道变化，间接影响全球的气候变化和地震活动。

太阳活动在一个世纪比较活动，在另一个世纪相对比较平静，有约179年周期。Jose（1965）认为这个周期与行星运动的共振周期有关；Cohen（1974）认为这是一个拍频现象。徐道一等人指出，11年周期的成因可能是与行星对太阳的潮汐作用有关，180年、90年周期可能与就行连珠有关。通过11年周期和更长周期的研究可追溯九大行星与太阳的关系在几十亿年中有无变化【6】。

水星的公转周期为87.96天，合0.24年，具有1.2、2.4、6、9.6、12、24、240年公共周期。金星公转周期为224.68天，合0.62年，具有3.1、9.3、12.4、25、250年公共周期。火星公转周期为1.88年，具有9.4、18.8、188年公共周期。木星公转周期为11.86年，有23.7、59.3、117、234年周期。土星公转周期为29.46年，有58.92、117、234年公共周期。天王星公转周期为84.07年，具有168、252年公共周期。海王星公转周期为164.81年，冥王星公转周期为248.53年。

太阳黑子活动的7-18年周期变化（平均为11年）与水星、金星、火星、木星公转周期的叠加有关，其潮汐效应是太阳黑子活动变化的原因；长周期的太阳黑子活动是九大行星公共周期叠加的结果。

行星通过行星摄动和行星潮汐影响太阳黑子活动和地月轨道变化，间接影响全球的气候变化和地震活动。这为行星天文作用的探讨提供了新思路。

参考文献

1．  张元东，李维宝。太阳黑子。北京：中国华侨出版社，1989。125。

2．  丁有济，罗葆荣，冯永明。古代太阳活动各种周期峰年。天文学报，1982，23（3）：

3．  杨学祥。北京历史上极寒与太阳黑子和潮汐对比。发表于 2010-10-15 10:49:07 光明网。http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=373512

4．  Charles D. Keeling and Timothy P. Whorf. The 1800-year oceanic tidal cycle: A possible cause of rapid climate change[J]. PNAS, 2000, 97(8): 3814-3819

5．  杨冬红。博士论文，2009

6．  徐道一 等。天文地质学概论。北京：地质出版社，1983. 94，116

太阳活动 太阳黑子极大和极小期

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