太阳活动 11 年周期的形成原因新探聂清香 张海霞  左庆林! 郝  娟∀ 教授, !∀硕士生, 山东师范大学物理与电子科学学院, 济南 250014关键词  太阳活动  11 年周期  行星引潮力太阳活动 11 年周期的形成原因, 是天文学中的一个古老课题, 至今没有一个完全令人满意的解释。 本文的研究使 #行星引潮力说∃再次复活。1 引  言太阳 表面并不是平静的, 经常可以观 测到太阳黑子、日珥、耀斑等活动现象, 统称为太阳活动。 太阳黑子是太阳活动的基本标志, 其他活动现象都与黑子有密切关系。 众所周知, 太阳黑子数有平均大约 11 年的...

　　太阳活动 11 年周期的形成原因新探聂清香 张海霞  左庆林! 郝  娟 教授, !硕士生, 山东师范大学物理与电子科学学院, 济南 250014关键词  太阳活动  11 年周期  行星引潮力太阳活动 11 年周期的形成原因, 是天文学中的一个古老课题, 至今没有一个完全令人满意的解释。 本文的研究使 #行星引潮力说再次复活。1 引  言太阳 表面并不是平静的, 经常可以观 测到太阳黑子、日珥、耀斑等活动现象, 统称为太阳活动。 太阳黑子是太阳活动的基本标志, 其他活动现象都与黑子有密切关系。 众所周知, 太阳黑子数有平均大约 11 年的周期,关于这个周期形成的物理原 因, 至少 被研究了 150 多年, 但至今仍然没有一个完全令人满意的解释。 现代的观测越来越清楚地显示, 太阳活动与太阳磁场的变化有密切关系, 但是太阳磁场周 期性变化的 原动力却 不清楚。 我们认为, 太阳活动周期性的产生只可能有两种情况: 一是太阳对流层物质自身 的 简谐振荡, 固有振荡周期与外界无关; 另一种是在周期性外力或能量作用下的受迫振荡。 根据黑子周期性不规则的特点, 可以排除前者。 后者的能量来源可能有两个方面: 一是太阳内部核反应辐射能量的周 期性, 二是行星对太阳的 周期性影响。 第一个没有观测证据, 我们将研究的注意力放在第二个方面。 在回顾了 历史上众多研究者的研究方法和结果的基础上, 我们数值模拟了 太阳系最大的 8 颗大行星对太阳表面物质的引潮力作用, 发现引潮力合力的大小变化与太阳黑子数的变化非常相 似, 太阳 黑子的 11年周期可以由引潮力合力的频谱合成精确地得到。2 太阳活动机制的研究历史和现状1843 年, 施瓦贝( S. H. Schwabe) 发现太阳黑子的消长有大约 10 年的周期。 太阳黑子有大有小, 有的单个, 有的成群, 为了 定量描述黑子数量, 1848 年沃尔夫(R. Wolf) 提出了#黑子相对数 的概念, 并上溯到 1700年的 历史观测资料, 证明了 黑子活动确实有周期性, 平均 11. 1 年[ 1]。 现代的观测资 料分析显示出, 黑子的周期并不规则, 有的长, 有的短, 平均近似 11 年。关于黑子的形成, 讨论比 较多的有两种机制, 一种是太阳内部的磁流发电机理论, 一种是太阳外部的行星引力理论。1908 年海耳( G. E. Hale) 观测发现了 黑子的磁性[ 2], 1955 年帕克( E. N. Parker) 首先用数理理论阐述了 黑子形成的磁流发电机机制[3]。 该理论认为, 太阳对质流层内磁流体的较差自转与湍流运动所产生的 感应电动势是产生并维持太阳磁场的因素, 太阳活动周期可以用由太阳中纬 度到太阳赤道的黑子活动波来解释。 磁流发电机模型不仅能说明太阳磁场的存在原因, 也能揭示太阳黑子的物理实质和形成过程, 理论得到的黑子蝴蝶图的纬度分布与观测的结果吻合较好, 而且能解释 22年的磁周期。 因此, 该理论是当今该领域中占优势的一种观点, 仍在被大量地深入研究和发展[ 47]。 但是该理论对于太阳黑子呈现的各种周期以 及周期的不规则性还没有办法解释[ 6], 而且不能预报太阳活动的周期[ 19]。行星引力理论很早就被提出, 沃尔夫在 1859 年就根据木星的公转周期与太阳活动周期几乎相同的事实,试图用行星对太阳的 引潮力解释太阳黑子产生的外部原因[8]。 后来, 又有许多人从各个方面对行星的作用进行了 研究[ 921], 特别在 20 个世纪的 60 到 80 年代, 对该观点的讨论达到高潮, 但近 20 年来比较萧条。行星引力理论认为行星的作用是太阳黑子形 成的一种触发机制。 该机制还包括两种, 一种是行星对太阳表面的引潮力作用[ 11  17, 19], 另一种是在行星影响下太阳绕太阳系质心运动的变化[ 10, 18,20]。 两者都能发现一些对应关系, 并且可以解释太阳活动的多 种周期性, 对太阳活动的预报有一定的价值。 但是, 行星运动有精确的周期性, 而太阳活动的周期是变化的, 周期成分复杂, 在较短的时间内, 太阳活动的相位与行星运动的相位可能是相符的, 但至今未见有人得到长期相吻合的结果。 因%225%自 然 杂 志 29 卷 4 期探索 % 假说 