21～24太陽活動(dòng)周首個(gè)高緯黑子和首個(gè)X級(jí)耀斑的半球特點(diǎn)與太陽活動(dòng)的南北不對(duì)稱性的關(guān)系*

陸陽平，樂貴明，趙浩峰，尹志強(qiáng)

(1. 南京信息工程大學(xué)，江蘇 南京　210044；2. 中國(guó)氣象局空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家衛(wèi)星氣象中心，北京　100081；3. 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)，北京　100012)

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21～24太陽活動(dòng)周首個(gè)高緯黑子和首個(gè)X級(jí)耀斑的半球特點(diǎn)與太陽活動(dòng)的南北不對(duì)稱性的關(guān)系*

陸陽平1,2，樂貴明2，趙浩峰1，尹志強(qiáng)3

(1. 南京信息工程大學(xué)，江蘇 南京210044；2. 中國(guó)氣象局空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家衛(wèi)星氣象中心，北京100081；3. 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)，北京100012)

摘要：利用GOES和SDO衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的太陽軟X射線耀斑的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在21～24太陽活動(dòng)周期間，第1個(gè)X級(jí)耀斑與第1個(gè)高緯黑子都出現(xiàn)在同一半球。與高緯黑子表征的太陽活動(dòng)南北半球的不對(duì)稱性一樣，一個(gè)太陽活動(dòng)周第1個(gè)X級(jí)耀斑的出現(xiàn)，很可能預(yù)示著首先出現(xiàn)X級(jí)耀斑的半球，其太陽活動(dòng)將比另一半球更劇烈。

關(guān)鍵詞：太陽活動(dòng)；太陽黑子；太陽耀斑

在一個(gè)太陽活動(dòng)周的起始階段，在高緯區(qū)域會(huì)出現(xiàn)黑子。文[1]通過研究發(fā)現(xiàn)，在太陽活動(dòng)周的起始階段，如果在某個(gè)半球的高緯區(qū)域首先出現(xiàn)黑子，那么在這個(gè)太陽活動(dòng)周期間，這個(gè)半球的太陽活動(dòng)(指黑子數(shù)或黑子群的總面積)將比另一半球的太陽活動(dòng)強(qiáng)烈。在第23周，南半球的高緯首先出現(xiàn)了黑子，文[1]預(yù)測(cè)第23太陽活動(dòng)周期間，南半球的太陽活動(dòng)(指黑子數(shù)與活動(dòng)區(qū)總面積)比北半球要?jiǎng)×遥瑢?shí)際的觀測(cè)數(shù)據(jù)證實(shí)了他們的預(yù)言[2-3]。

黑子是緩變型的太陽活動(dòng)，而太陽耀斑是爆發(fā)性的太陽活動(dòng)。依據(jù)美國(guó)大氣海洋管理局公布的太陽活動(dòng)區(qū)的位置、面積和耀斑等信息(http://legacy-www.swpc.noaa.gov/ftpmenu/warehouse.html)，在第23太陽活動(dòng)周期間，最大面積達(dá)到或超過1 000 μh的活動(dòng)區(qū)數(shù)目為34個(gè)，而第23太陽活動(dòng)周的超級(jí)活動(dòng)區(qū)的數(shù)目12個(gè)，其中9個(gè)超級(jí)活動(dòng)區(qū)的最大面積超過1 000 μh，還有3個(gè)超級(jí)活動(dòng)區(qū)的面積低于1 000 μh[4]，因此，活動(dòng)區(qū)的面積大小與其爆發(fā)活動(dòng)的強(qiáng)弱是不等同的。盡管如此，通過分析發(fā)現(xiàn)，第23太陽活動(dòng)周期間，不僅南半球活動(dòng)區(qū)的總面積超過北半球，南半球的耀斑爆發(fā)活動(dòng)也比北半球強(qiáng)烈[2,3,5-6]。于是提出一種設(shè)想，假如某個(gè)半球的高緯首先出現(xiàn)黑子，那該半球是否也會(huì)首先出現(xiàn)某種強(qiáng)度的耀斑呢？即太陽的一個(gè)半球首先出現(xiàn)某種強(qiáng)度的耀斑，能否預(yù)示該太陽半球在一個(gè)太陽活動(dòng)周期內(nèi)，其太陽活動(dòng)(活動(dòng)區(qū)總面積之和)比另一半球強(qiáng)？為此對(duì)21～24周的第1個(gè)太陽耀斑事件進(jìn)行分析，看看什么樣強(qiáng)度的耀斑與首個(gè)高緯黑子同時(shí)出現(xiàn)在同一半球。

121～24周的首個(gè)耀斑

1976年以來，美國(guó)在地球靜止軌道氣象衛(wèi)星上搭載的在0.1～0.8 nm波段探測(cè)的軟X射線耀斑數(shù)據(jù)都在網(wǎng)上公布，通過該網(wǎng)站可查閱21～24周的首個(gè)C級(jí)、M級(jí)和X級(jí)耀斑。把21～24周期間查到的首個(gè)C級(jí)、M級(jí)和X級(jí)耀斑與高緯黑子進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。

表1中，21～23周高緯黑子的數(shù)據(jù)取自文[1]，而第24周的高緯黑子是通過查詢美國(guó)大氣海洋管理局給出的活動(dòng)區(qū)數(shù)據(jù)確定的。表1第2列的21～22周高緯黑子的位置采用卡林頓經(jīng)度與日面緯度相結(jié)合的方法描述，如第21周的首個(gè)高緯黑子位置L119S44是指黑子位置位于卡林頓經(jīng)度為119°，南半球緯度為44°的位置。第23～24周第1個(gè)高緯黑子的位置采用日面經(jīng)度和日面緯度相結(jié)合的方法描述，如第23周第1個(gè)高緯黑子的位置S37E57是指南半球37°，東半球57°。第24周的第1個(gè)M級(jí)耀斑和X級(jí)耀斑的位置是依據(jù)Hinode衛(wèi)星的耀斑數(shù)據(jù)信息(http://st4a.stelab.nagoya-u.ac.jp/hinode_flare/)查找的。

表1　21～24周的第1個(gè)高緯黑子和第1個(gè)C級(jí)、M級(jí)和X級(jí)耀斑

從表1可以看出，第21太陽活動(dòng)周的第1個(gè)C級(jí)、M級(jí)和X級(jí)耀斑分別出現(xiàn)在北半球、南半球和南半球，顯然，第1個(gè)M級(jí)和X級(jí)耀斑與第1個(gè)高緯黑子處在同一半球，但首個(gè)C級(jí)耀斑與高緯黑子不在同一半球。第22周的第1個(gè)C級(jí)、M級(jí)和X級(jí)耀斑分別出現(xiàn)在北半球、北半球和南半球，顯然，首個(gè)C級(jí)和M級(jí)耀斑都與第1個(gè)高緯黑子不在同一半球，只有第1個(gè)X級(jí)耀斑與第1個(gè)高緯黑子處在同一半球。在第21～22太陽活動(dòng)周，都是只有第1個(gè)X級(jí)耀斑與高緯黑子處在同一半球。第23太陽活動(dòng)周的第1個(gè)X級(jí)耀斑出現(xiàn)在南半球，與第23周的第1個(gè)高緯黑子處在同一半球。實(shí)際觀測(cè)和相關(guān)研究已經(jīng)證明第21～23太陽活動(dòng)周，首先出現(xiàn)高緯黑子的半球，太陽活動(dòng)更劇烈[2,3,5-6]。

第24周的第1個(gè)高緯黑子為2009年9月23日的S36E34，第24周的第1個(gè)X級(jí)耀斑為2011年2月15日，這說明第24周期間，無論是太陽黑子數(shù)(或活動(dòng)區(qū)的總面積)還是太陽耀斑活動(dòng)，南半球都可能比北半球劇烈。

2結(jié)論與討論

根據(jù)文[1]的研究，在21～23太陽活動(dòng)周期間，第1個(gè)高緯黑子所屬的半球，該半球的太陽活動(dòng)比另一個(gè)太陽半球要?jiǎng)×?。?shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)和研究都已證明，第21～23周期間，首先出現(xiàn)高緯黑子的半球(包括黑子數(shù)、 活動(dòng)區(qū)總面積)比另一半球的太陽活動(dòng)更劇烈。依據(jù)美國(guó)大氣海洋管理局給出的太陽耀斑信息，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，第23周太陽活動(dòng)周期間，南半球的耀斑活動(dòng)也比北半球更劇烈[6]。本文的分析表明，在一個(gè)太陽活動(dòng)周期間，第1個(gè)高緯黑子和第1個(gè)X級(jí)耀斑出現(xiàn)在同一太陽半球，因此，第1個(gè)X級(jí)耀斑出現(xiàn)在哪個(gè)半球，這個(gè)半球的太陽活動(dòng)(包括黑子數(shù)、 活動(dòng)區(qū)總面積和耀斑)可能比另一半球要?jiǎng)×摇?/p>

由于X級(jí)耀斑是非常強(qiáng)烈的太陽爆發(fā)活動(dòng)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)超C級(jí)和M級(jí)，因此，一個(gè)太陽活動(dòng)周的第1個(gè)X級(jí)耀斑出現(xiàn)在某一半球，很可能就預(yù)示該半球的太陽活動(dòng)比另一半球的太陽活動(dòng)更強(qiáng)烈。第24周的第1個(gè)X級(jí)耀斑出現(xiàn)在南半球，南半球的太陽活動(dòng)是否比北半球更劇烈，還需到第24周結(jié)束時(shí)才能進(jìn)行檢驗(yàn)。

致謝：感謝美國(guó)大氣海洋管理局提供的太陽耀斑和活動(dòng)區(qū)的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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The Relationship between First X-Class Flare, First High Latitude

Sunspot Hemisphere Features and the Asymmetry of Solar Activity during Solar Cycle 21-24

Lu Yangping1,2, Le Guiming2, Zhao Haofeng1, Yin Zhiqiang3

(1. Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China, Email: lyp199004@126.com; 2. Key Laboratory of Space Weather, National Center for Space Weather, China Meteorological Administration, Beijing 100081, China;3. National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100012, China)

Abstract:Based on the data of solar X-ray flares observed by GOES, the first X-class flare that occurred during solar cycle 21-24 has been picked out and analyzed. Results show that the first high latitude sunspot and the first X-class flare occur in the same hemisphere of the Sun during solar cycle 21-24. It appears to support that if the first X-class flare occurs in one hemisphere of the Sun, then the solar activity is very likely more intense in this hemisphere during the whole cycle. The first X-class flare of solar cycle 24 occurs in the south hemisphere of the Sun, suggesting that solar activities will be more intense in the south hemisphere during the whole solar cycle 24.

Key words:Solar activity; Sunspot; Flare

基金項(xiàng)目：國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目 (2012CB957801)；國(guó)家自然科學(xué)基金 (41074132, 41274193, 41474166) 資助.

收稿日期：2015-04-28；

修訂日期：2015-05-23

作者簡(jiǎn)介：陸陽平，男，碩士. 研究方向：太陽活動(dòng)統(tǒng)計(jì). Email: lyp199004@126.com

中圖分類號(hào)：P182.4+1; P182.5+2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào):1672-7673(2016)02-0150-03

CN 53-1189/PISSN 1672-7673