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太阳活动水平的调节因素与太阳活动水平的预报

已有 1054 次阅读 2022-4-3 19:46 |个人分类:太阳系|系统分类:论文交流

太阳活动水平的调节因素与太阳活动水平的预报

背景介绍

(1)         人类对太阳黑子的记录已经有400多年的历史,并以太阳黑子相对数表达太阳活动的平均水平(1);

(2)         太阳处于长期的准稳定状态中,只有靠近太阳表面的星体才可能对其有所扰动;

(3)         作者通过对比历史上彗星记录与太阳黑子相对数的记录,于2016年发现了两者之间存在密切关联。尤其在太阳极小期内,彗星活动强,具体表现为(大)彗星聚群出现。换言之,在极小期时段内,多个(大)彗星的近日点时间密集分布,如1.所示(23456)。

依据该统计规律,作者提出了可利用彗星对太阳活动所具有的强(抑制)调节作用,改变对人类生存不利的太阳活动状态(7)。

(4)         为了揭示彗星与太阳活动之间的相关性,作者从等离子体理论的核心概念-德拜球推衍出多重德拜球层统计分布规律(CMDS),并由此建立了太阳系多重德拜球层统计分布规律(CMDS)。

(5)         CMDS相邻层组释电条之间互相抑制,尤其近同日径向,即近同日经纬度。CMDS-+地球释电条与该层组内所有星体(大、小行星和彗星)的以日冕为足跟的释电条共同抑制CMDS+-以光球为足跟的释电条,即抑制太阳活动。

(6)         CMDS-+星体,在其近日点该星体释电条最强,而在其远日点该星体释电条最弱,在过日赤道面时波动最大。这也是分别以地球过日赤道时间点35日和95日为中心的两时段内地磁场波动最强的主因,也是强地震多发于此时间段的主因。

(7)         太阳活动水平实际只是共地空间内或对地视角内太阳活动状态的表达,如图2所示;

(8)         彗星虽其质量通常很小,但由于它喷发,可导致CMDS相邻层间它的释电条很强,其最强状态出现在彗星近日点附近。

(9)         太阳系内彗星的近日点高几率出现于地球所在的层组CMDS-+,彗星喷发物造成CMDS-+等离子体密度增大,导致电导率上升,则CMDS-+释电增强。当大彗星或多个彗星密集出现于CMDS-+,彗星喷发物激增导致CMDS-+释电会大范围的极大增强,尤其中低纬。故对太阳表层组CMDS+-释电抑制极大增强,尤其中低纬。而中低纬正是太阳黑子所在区域,太阳黑子因表层组CMDS+-强释电而生成。故CMDS-+中低纬释电大增强导致太阳黑子减少,即太阳活动水平下降。

(10)     地球在近日点时,太阳活动水平高几率下降,地球过日赤道面时,太阳活动水平高几率上升。

(11)     火星、金星等内行星幅角与地球幅角之差小于/大于90°时,太阳活动水平高几率下降/上升。

(12)     当某一时段内彗星出现于CMDS-+的数量大增加或极大增加,太阳活动水平对应出现低值或极低值(太阳极小期);反之,当某一时段内CMDS-+彗星稀少或极其稀少, 则对应在该时段内太阳活动水平出现高值或极高值(太阳极大期)。

(13)     掠日彗星在掠日时,CMDS-+彗星释电条极大增强,引发CME和日冕激烈波动,通过CMDS相邻层间互动,波动传递至光球,引发光球生成凹凸区。由于光球极凹区即为太阳黑子,则掠日彗星在掠日时引发太阳活动水平上升。

(14)     2008~2009时段内,多个彗星的近日点时间密集分布,该时段内太阳活动水平极低。

(15)     依据4567891011121314,掠日彗星之外,统计规律为

CMDS-+彗星数量在某一时段内增多/减少,对应太阳活动水平会降低/上升;彗星数量在某一时段内CMDS-+大幅增多/减少,太阳活动水平会大幅降低/上升。

(16)     依据周期彗星的近日点时间数据(8),作者在2019年对近几年的太阳活动水平进行了分析与预测。预测现代太阳活动极小期从20182020年截止,太阳活动水平于2021年开始上升,并高几率于2006年达到峰值期。该对太阳活动的预测迥异于国际权威机构的所做出的预测-2018年起太阳进入漫长的极小期,一直到2070年为止(9)。

(17)     近年的太阳活动水平的实际状态正如作者所做出的预测(1011)。

该预测结果与事实相符,不但有力地验证了太阳多重德拜球层统计规律(CMDS),同时也会使多重德拜球层统计分布规律(CMDS)更广泛地被应用于宇宙微宏观领域的探索中。

人类对太阳活动观测的视角局限与认知局限

共地空间/背地空间:过日心垂直于日地连线的平面划分太阳系为两个空间,包含地球的为共地空间,不包含地球的为背地空间。

人类从地球表面或利用近地空间探测器对太阳的观测存在一定的局限性,所谓太阳活动状态,只是在一个有限视角(视野)内的太阳活动状态,并不是太阳活动全貌。该有限视角(视野)暂称对地视角,如图2.所示。人类对太阳活动状态的观测目前局限于两黄射线所夹的窄视角内,或言只是观测到共地空间内的太阳活动状态,而对背地空间内的太阳活动状态不知。

建议:发射一个探测器到与日地连线成180°的空间位置,即在背地空间对太阳活动状态进行观测,汇同共地空间内地表/近地观测来实现对太阳活动状态全貌的实时观测,使人类对太阳活动有更深入的认识。

黑子的本质

(1)   太阳表层组CMDS日+-,光球为下层(+),日冕(-)为上层;CMDS日+-充/释电条在下沉力/上升力的作用下,导致在光球上相应区域形成凹/凸状态,而强充/释电条则对应形成更凹/凸区域,即更暗凹区/更亮凸区。太阳黑子为光球上极凹暗的区域;这与CMDS-+日冕(-)上冕洞与凸区的成因同理;也与CMDS-+地壳(-)凹凸区的成因同理(12131415

(2)   同理于地球磁场的生成机制,太阳磁场由光球(+)与日冕(-)构成的表层组

CMDS日+-高纬释电条生成的磁场主导(16);

(3)   由于太阳旋转中科里奥利力作用,导致CMDS日+-充/释电条分别形成反/正气旋模式运动;故黑子呈反气旋模式运动;充电条-凹区-黑子的磁场向外表达在北半球为S, 在南半球为N;而释电条-凸区的磁场向外表达北半球为N, 在南半球为S;

(1)      CMDS地-+强释电条足跟凸区-青藏高原,其附近傍依着强充电条的足跟凹区-盆地,如四川盆地,此类强充电条是由于其附近强释电条引发的。同理,CMDS日+-强充电条的足跟-太阳黑子傍依强释电条的足跟。故黑子面积增大或黑子增多,表示中低纬

CMDS日+-释电增强,反之,黑子面积减小或黑子减少表示中低纬CMDS日+-释电减弱;

(2)      黑子面积过增大或黑子过增多,表明中低纬CMDS日+-释电过强;由于CMDS日+-充释电动态平衡,中低纬CMDS日+-释电过强导致高纬CMDS日+-释电过弱或充电增强;故可造成太阳磁场在两极过弱或反转;(同理,地磁场也可由于CMDS-+中低纬度区域的火山/高山峰释电条过强可导致两极磁场极弱或地磁反转;火星目前两极磁场极弱是由于火星表面奥林匹斯山峰的所对应的CMDS-+释电条极强造成的);

(3)      由于气旋模式释电条的状态与科里奥利力因数f(                                               ,是太阳旋转的角速度,是纬度)正相关,则强释电条只存在于不能过低的纬度,同样伴随强释电条的强充电条也只能存在于不能过低的纬度,这也导致强充电下沉气旋-太阳黑子也只存在于不能过低的纬度。实际状态为只在纬度8°以上存在黑子。

引发太阳活动水平波动的因素

(1)      CMDS日-+地球释电条是抑制共地空间太阳活动的主力强释电条,即地球释电条是抑制太阳黑子的主力。在近日点地球释电条最强,而远日点最弱。当地球过日赤道面,即在日纬度为0位置,地球释电条波动最强,这也是地磁场每年在以3月5日和9月5日两时间点为中心的时段(即在春秋分附近)内其波动最强的主因,也是强地震在此时段内高发的主因。

(4)      CMDS日-+所有星体释电条皆抑制太阳活动,这是因为星体的纬度或轨道面的纬度皆在中低纬度,即与太阳黑子的纬度范围近同。在星体的近日点位置,该星体释电条最强,即其抑制太阳活动的作用最强,而远日点位置或其过日赤道面时,该星体释电条最弱或波动最强,即其抑制太阳活动的作用最弱。

(5)      依据人类对太阳活动的实际观测局限,只有对地视角内的或共地空间内的CMDS日-+释电,才能最有效地协同地球释电条对太阳活动进行抑制;换言之,对对地视角内的太阳活动的抑制,主要来自对对地视角内的或共地空间内的CMDS日-+释电。尤其当星体幅角与地球幅角的差值小于90°的那些星体的释电条。

(6)      彗星由于其喷发物所形成的等离子体,可引发大范围的电导率上升。导致CMDS日-+大范围的释电增强;当大彗星或多个彗星密集出现时,由于它们的喷发物,可导致CMDS日-+中低纬度区域释电大增强,故引发表层组CMDS+-低纬度区域释电大减弱,即太阳黑子的生成几率下降,亦即活动水平下降。

(7)      掠日彗星在掠日时可引发太阳活动增强。这是由于掠日彗星在掠日时(在日冕层内或其附近)可引发CMDS日-+彗星释电条极强,导致日冕相关区域强烈波动并经由

CMDS传至光球,引发光球表面波动中生成凹凸区域,即黑子生成。掠日彗星除了在掠日时段外,它依然对太阳活动抑制。

(8)      掠日彗星除外,共地空间CMDS日-+内星体越多,共地空间CMDS日-+内总体释电越强,则对太阳活动的抑制越强,反之,共地空间CMDS日-+内星体越少,则对太阳活动的抑制越弱;换言之,掠日彗星除外,共地空间CMDS日-+内星体越多,太阳活动水平越低,反之,共地空间CMDS日-+内星体越少,太阳活动水平越高。

(9)       

(a)   以大彗星近日点时间为中心的一定长度的时段内;

(b)   在某一时间段内多个彗星在CMDS日-+内集中出现时,即这些彗星近日点时间在该时间段内密集分布时;

在在该时段内太阳活动高几率被极强抑制,即太阳活动水平极低,即出现太阳活动极小期。

(10)  由于11.15年近似为四大内行星与多个短周期彗星的绕日运动周期的公倍数,则太阳活动水平波动呈现11.15年的准周期。

(11)  在太阳活动水平波动11.15年准周期内谷值期,其它内行星幅角与地球幅角的差值高几率小于90°,反之在峰值期,其它内行星幅角与地球幅角的差值高几率大于90°。

(12)  由于大彗星/多个彗星对太阳活动水平的调节作用强于内行星,故在太阳活动水平极低期内,(11)所述状态可不呈现。

太阳活动水平与内行星及彗星的运动位置

(1)       蒙德尔极小期(16451715)内彗星

(a) 大彗星C/1860 V1,在1680 年在近日点,1860+/-35= 1715/1645,恰对应蒙德尔极小期(1645~1715)。
该彗星彗尾极长(17),表明它的喷发物巨量,由于在以近日点年为中心对称的时段内该彗星强烈喷发,导致以近日点年为中心对称的时段内CMDS日-+大范围的电导率上升,导致CMDS日-+大范围的释电增强,从而强抑制中低纬度CMDS日+-释电,即抑制太阳黑子生成。故太阳活动水平的降低呈现以近日点年为中心对称的时段内。
(b) 在1618年内,有三彗星记录,但无太阳黑子记录。
(c) 在1699年内 有两彗星记录,但无太阳黑子记录。
(d) 在终点年1715年前,近5年无彗星记录,但黑子逐年增多。


(2)       道尔顿极小期(17901830)与彗星

大彗星C/1811 F1,在1811 年在近日点,1811+/-20= 1791/1831,恰近似对应蒙德尔极小期(1790~1830)。
该彗星彗尾极长(18),表明它的喷发物巨量,由于在以近日点年为中心对称的时段内该彗星强烈喷发,导致以近日点年为中心对称的时段内CMDS日-+大范围的电导率上升,导致CMDS日-+大范围的释电增强,从而强抑制中低纬度CMDS日+-释电,即抑制太阳黑子生成。故太阳活动水平的降低呈现以近日点年为中心对称的时段内。


 

在起点年1790:当年内有三彗星记录;但黑子大减少;
在终点年1830:前二年内无彗星记录,但黑子逐年增多。
(3)       在太阳活动水平波动准周期(11.15年)内的内行星运动的位置


(a) 谷期如在2011年内,火星幅角与地球幅角的差值小于90°;在该年内的谷底时,金星幅角与地球幅角差值小于90°;

(b) 峰期如2014年内,火星幅角与地球幅角的差值大于90°;在该年内的峰顶时,金星幅角与地球幅角差值大于90°(192021)。

(4)       在太阳活动水平波动准周期(11.15年)内的彗星运动的位置


1957年掠日彗星Mrkos(C/1957 P1),太阳活动水平极高;

2013年掠日彗星ISION(C/2012 S1), 太阳活动水平上升。

(5)       太阳活动水平的极低值期(2008~2009)内彗星与内行星运动的位置  

(a)   在永久编号周期彗星1P到197P中,至少有68颗彗星的近日点时间在此期间内;

(b)   在此期间内,火星、金星的幅角与地球幅角之差并不总小于90°。

(6)       现代极小期(2018~2020内彗星与内行星运动的位置

(a) 除了非周期彗星C/2018N2之外,在永久编号周期彗星1P到197P中,至少有44颗彗星出现于CMDS日-+,或言至少有44颗彗星的近日点时间在2018~2020期间内;在该时段内还有多颗新发现的彗星22)。

(b) 在此期间内,火星、金星的幅角与地球幅角之差并不总小于90°。

(7)       依据太阳活动水平的发展状态,现代极小期只是太阳活动第24个准周期(11.15年)的谷底期,如图3.所示。

(8)由于从2021年起,短周期彗星出现于CMDS日-+的几率逐年下降,或言短周期彗星的近日点时间分布于每年内的数量从2021年开始逐年减少,则从该年起太阳活动水平逐渐上升,即太阳活动不会进入漫长的极小期(2018~2070)。

结论

(1)   以太阳黑子相对数所表示的太阳活动水平,其变化主要由彗星与内行星的运动引发;

(2)   掠日彗星引发太阳活动水平上升;

(3)   掠日彗星除外,在彗星密集/稀少出现的时段,太阳活动水平下降/上升;

(4)   掠日彗星除外,CMDS日-+大彗星或多个彗星降低太阳活动水平的作用大于内行星;

(5)    

(a)   太阳活动水平准周期(11.15年)波动主要是由短周期彗星群与内行星的运动引发的,前者对太阳活动水平的调节作用强于或者;

(b)  统计尽量多的短周期彗星的近日点时间分布的疏密程度或密度即可相对较准确地对太阳活动水平的准周期变化进行预测。

(6)    

叠加在太阳活动准周期(11.15年)波动之上的扰动主要源自长周期与非周期大彗星的运动;太阳活动的蒙德尔极小期与道尔顿极小期主要是由长周期大彗星的运动引发的。
统计长周期或非周期大彗星的近日点时间分布或多个彗星的近日点时间分布的疏密程度或密度可对太阳活动的极小期的出现时段进行预测。
(7) 统计掠日彗星的近日点时间分布,可准确地预测太阳活动水平的上升时间。


附图

图1.太阳活动水平-太阳黑子相对数与彗星

 

图2.人类观测太阳活动的视角局限


图3.近年太阳活动水平


 

附图-3.pdf


致谢

感谢龚碧平教授和吕和发教授的指导与帮助。

文献

1.      林元章,《太阳物理学导论》,412(2000)

2.     http://icq.eps.harvard.edu/bortle.html

3.     https://ssd.jpl.nasa.gov/sb/great_comets.html

4.     http://icq.eps.harvard.edu/CometMags.html

5.     http://icq.eps.harvard.edu/names1.html

6.     http://www.seasky.org/solar-system/comets.html

7.     池德龙,《一种日地空间气候的解析与调节系统及方法》(2016),

申请号:CN201610653389,公开号:CN106250702A

8.     胡中伟,徐伟彪《行星科学》505-510(2008)

9.     https://strangesounds.org/2021/04/grand-solar-minimum-cycle-duration.html

10.   池德龙,《以荷电粒子多重德拜球层机理解析空间气候的系统及方法(2019)》,

申请号CN201911299022公开号CN110941033A

11.    池德龙,《以多重德拜球层机理解析空间气候的系统及方法》(2020),

申请号CN202010458578公开号CN111948737A

12.   池德龙,太阳系-1 太阳系的多重德拜球层

https://blog.sciencenet.cn/blog-3474929-1325723.html

13.   池德龙,太阳系-2—太阳系内星体(星仔)的运动

https://blog.sciencenet.cn/blog-3474929-1326031.html

14.   池德龙太阳系-3 —太阳系内星体(星仔)的旋转(自转)

https://blog.sciencenet.cn/blog-3474929-1326249.html

15.   池德龙,太阳系-4太阳系内星体(星仔)运动的动力—金星逆自转与大气超旋

16.   池德龙,太阳系-5 —地磁场的源和磁暴

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3474929&do=blog&id=1328287

17.   https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Comet_of_1680

18.   https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Comet_of_1811

19.   https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/

20.   https://in-the-sky.org/news.php?id=20220621_12_100#:~:text=Mars%27s%20distance%20from%20the%20Sun%20doesn%27t%20affect%20its,fading%20from%20view%20as%20dawn%20breaks%20around%2004%3A18.

21.   https://in-the-sky.org/news.php?id=20190820_11_100

http://icq.eps.harvard.edu/CometMags.html

太阳活动水平预报-899-8.pdf




https://blog.sciencenet.cn/blog-3474929-1332351.html

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