[发明专利]太阳活动经度带预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳物理和空间天气预报领域，尤其涉及太阳活动预报。

背景技术

太阳活动预报是太阳物理和空间天气预报的主要研究领域之一，研究历史悠久。太阳活动预报根据预报的提前时间长度可分为长期、中期和短期预报等三类。在相邻的两类之间没有公认的严格界限。一般认为，长期预报是指提前量为一年或几年以上至几十年或更长时间的预报，中期预报是指提前量为半个或一个太阳自转周以上至几个月的预报，短期预报是指提前量为几十分钟至几天的预报。太阳活动预报的这三种分类主要依据是太阳上各种活动过程的时间尺度，预报技术方法的差别以及预报使用者的要求。长期预报的预报内容以太阳黑子相对数极大值及其时间为主，中期预报主要包括太阳耀斑、质子事件、黑子相对数、太阳10cm射电流量、太阳总体活动水平等多项内容，短期预报内容主要包括太阳耀斑、质子事件、太阳10cm射电流量等。太阳活动对无线电通讯、宇宙空间环境、气象、水文、地震等都有影响。因此，预报太阳活动对于宇宙航行、空间研究、国防、国民经济等各个方面都具有极其重要的意义。

太阳活动经度带是指太阳活动发生相对频繁的经度区域。太阳活动经度带研究始于20世纪60年代。研究发现了一些太阳活动经度带的存在现象。由于太阳表面较差自转对太阳活动经度带的影响，使得这些经度带在不同时间出现的位置不同。因此，虽然早在19世纪末人们就发现了太阳活动经度带的存在证据，但是这些经度带的具体位置不是完全一致。早在20世纪70年代北京天文台在对太阳活动进行预报时就开始考虑了太阳活动经度带的一些特征。但是由于观测资料的不连续，此时考虑的只是太阳活动经度带的一些短期特征，即太阳活动经度带在未来一到三天(最多半月)时间内的运动趋势。并且此时考虑太阳活动经度带的运动趋势也是为其他预报内容(如耀斑、质子事件等)服务的，并没有建立一种可操作的太阳活动经度带预报模型，只是预报员根据太阳活动经度带的以往记录来判断其运动趋势，很少甚至没有数据计算，因此有很大的主观性，不同预报员的判断结果会有所不同。

近几年人们发现：如果消除了太阳表面较差自转的影响，太阳黑子出现的位置长期(120年)稳定，在南北半球上均存在两个相距约180度的太阳黑子经度带；太阳X射线耀斑的经度爆发位置也长期(最近三个太阳活动周)稳定，在南北半球上也同样存在两个相距约180度的耀斑经度带。因此，利用这些规律人们能够建立一种方法，对太阳活动经度带进行预报。

发明内容

本发明的主要目的在于根据太阳活动长期统计规律建立一种可操作的太阳活动经度带预报方法，该方法不仅丰富了太阳活动中长期预报的内容，也为短期预报提供一定的参考价值。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

A、选取观测数据。首选太阳X射线耀斑数据；在太阳活动极小期间，没有太阳耀斑时就用太阳黑子数据；

B、根据步骤A选取的观测数据计算出太阳自转的相关参数和太阳活动经度带的起始位置(卡林顿坐标)，并在此基础上计算出太阳活动经度带的当前位置(卡林顿坐标)。由于太阳南北半球的转动情况不完全相同，所以在确定太阳自转的相关参数和经度带初始位置时对南北半球分别操作；

C、根据步骤B计算出的太阳自转的相关参数、太阳活动经度带的起始位置和当前位置计算出(预报)一定时间内的太阳活动经度带中心位置(卡林顿坐标)；

D、将步骤C预报的太阳活动经度带中心位置的卡林顿坐标换算成日面坐标，预报太阳活动经度带的日面位置。

说明：本预报方法所用到的时间是世界时(UT)。

下面分别介绍步骤B中确定太阳自转参数和太阳活动经度带初始位置的原理和具体实现方法。

步骤B的实现原理：太阳表面较差自转规律可以简单表示为(①)，其中，Ω₀(度/天)为太阳赤道自转角速度，B(度/天)为纬向较差修正常数，这两个参数是太阳自转参数，(度)是纬度，Ω(度/天)是太阳上纬度处的转动角速度。

根据耀斑级别加权法计算出第i个卡林顿自转周(会合周期，27.2753天)内的太阳耀斑平均纬度(i表示卡林顿自转周序号)，则该自转周内太阳上处的转动角速度Ω_i可以表示为(②)。