当前太阳周期峰值的可能值

摘要

以平滑月平均太阳黑子数滞后值为自变量，分析了应用于太阳周期4 ~ 23的多元线性回归方法。据此估计了当前太阳活动周期24的振幅，提供了定量预测结果。我们的调整显示，当前周期的太阳黑子峰值将小于第19周期中观测到的最大太阳黑子峰值，这为目前正在发生的太阳活动衰退提供了额外的支持。

1.介绍

通过考虑卫星信息，对太阳能活动的浓度的良好预测正在增加。这种卫星经常提供通信和防御中的确定性链接，也是重要的科学信息的起源。在高太阳能活动中，紫外线从太阳活动中放大了地球的高层大气，这反过来导致对这些卫星的影响扩散和扩大。太阳能活动的预测对于技术是重要的，包括低地轨道卫星，电力传输网格和高频无线电通信的运营的良好等待。因此，对太阳能活动的长期预测对辅助计划任务和项目卫星非常重要，这些卫星将为可用的寿命保持活跃。

众所周知，太阳能磁是理解所涉及的过程的途径。Sun的差动旋转，经循环和大规模对流动作都有助于产生循环磁化的观察到。到目前为止，我们没有生产与模型中这些机制相结合的理论，然后我们必须通过统计方法预测太阳能活动，这取决于过去和未来行为之间的相关性。许多研究预测最大的太阳能活动水平已发表（例如，[1-6.])。在最近的太阳活动周期中观察到的总趋势是向较大振幅的太阳黑子周期发展。一些文章利用历史点数的时间序列分析，得到周期性的功率谱。另一方面，有证据表明太阳黑子周期的调制有一定的规律性。太阳黑子数呈现出11年(Schwabe周期)、22年(Hale周期)和88年(Gleissberg周期)的周期。是由[7.每个循环的持续时间可以与太阳能输出的变化相关联。

在阅读了上述文章后，我们发现了与这三种主要的预测方法相关的几个有趣的话题。（1）前体方法取决于太阳能活动或磁性的某些数据的值在明确的时间内预测以下太阳能最大的幅度。他们得出结论，每个编号的太阳循环本身是一致的单位，而太阳能活动出现在一系列更小的牢固近似的特定周期之上。（2）外推方法是基于过去的历史，即产生太阳黑子数寄存器的物理过程在统计上是均匀的;也就是说，其变化背后的数学规律在任何时间点上都是相同的，因此，它适合用时间序列方法进行分析和预测。（3）最后，除了对测量数据进行分析外，基于模型的预测使用物理上一致的发电机模型来预测太阳活动。

在最近几个太阳活动周期中，前兆法明显优于外推法。汤普森的方法采用的是“前兆法”(参见[3.]）考虑到循环的最大幅度与前面的周期中的地磁干扰天数成比例。它考虑了太阳能发电机理论的音调，其中阶段下降的极地领域和最小值是太阳内未来环形场的起源，这将导致太阳能活动。这种方法在过去几个太阳循环期间根据正确的范围产生预测的方法由[8.，其方法基于极场前兆。这种方法产生了极场、日冕洞、行星际磁场和地磁活动之间的太阳物理结合。“前兆法”似乎是最好的，但这在很大程度上是由于它在预测周期19的振幅方面的准确性。

第24个周期的开始可能标志着太阳活动转向不那么强烈的状态的结束。这将是一个重要的证明周期预测方法和理解太阳发电机。

物理过程有助于生产太阳11年活动周期冕洞的发生。太阳发电机存在，但没有的许多型号齐全。在太阳能对流区与流动的溶液的一部分被震和大规模数值模型研究。太阳活动展示的大约11年的周期，从暴风雨安静，然后再返回。太阳风暴开始被太阳的干扰带电气体产生复杂的磁场。太阳磁场会突然断裂，拒绝极其巨大的能量作为火炬或日冕物质抛射。这种不安太阳活动经常出现在接近太阳黑子。

循环19是历史上最大的历史上最大的（最大值平滑太阳黑子号）;循环21和22都显示了与索引记录中的大多数循环相比的地磁活动的年平均值。循环21和22是第二个和第三大（164.5和158.5平滑太阳黑子数最大，REAC）。从一个循环到下一个周期的重要变异都展示了对太阳活动进行实证预测的难度。

在这项研究中，我们的目标是描述考虑多元回归方法并使用滞后值作为独立变量来预测考虑太阳循环幅度的技术。这种技术将在未来几年内提供更可靠的太阳能级别的估算。与太阳循环预测相关的一个基本问题是较少观察到的太阳循环。因此，我们在预测太阳循环活动水平时大多数努力都是10或20个循环的统计数据。

2.数据，回归技术和结果

超过300年，太阳黑子的平均数量定期增加，在大约11年的太阳黑子周期下降。While some other aspects of the Sun vary distinctly over the years (e.g., coronal holes tend to be most numerous following sunspot maximum), the differential rotation of the Sun, southern circulation, and large-scale convective motions all play important roles in generating the cyclic magnetic behavior (see [9.])。

对于目前的分析，我们使用可从国家地球物理数据中心（ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/）国际太阳黑子数的月平均值。虽然这些数据从1749延伸到目前，数据的性质是：（1）对差期间1700至1748年，（b）在1749年至1817年可疑，（c）在1818至1847年适当，以及某些从1848年至本（见[10.])。1849年之前数年的值丢失了，因此数据的可靠性降低了。考虑到图中所示的太阳黑子周期1和2第一，我们可以观察到4-5、8-9和22-23这对没有验证“偶奇”效应。因此，分析现有的太阳数据，包括统计指标和物理指标，可以假设积分偶奇效应和上升率-振幅效应是太阳活动周期最突出和最普遍的统计特征。奇太阳周期和偶太阳周期之间的差异是非线性相互作用的结果，这种非线性相互作用获得了周期振幅的稳定机制。例如，如果给定周期的磁场大于平均值(即奇数周期)，非线性反馈机可以产生一个小于平均值的下一个周期的磁场(偶数周期)，然后一个大于平均值的下一个周期的磁场(奇数周期)，以此类推。因此，在太阳黑子记录中，奇周期的振幅大于偶数周期;1823年以前不太明显，这可能与数据的准确性较差有关[31.］．太阳黑子出现在太阳赤道两侧的两个带，随着太阳黑子周期的推进，这些带会向低纬度漂移。从1874年到2002年，对两半球太阳黑子区域重心向赤道漂移的观测表明，重心靠近赤道时，漂移速率减慢。太阳黑子周期最大时的漂移率与每个半球的每个周期之间的比较显示出一个极显著的反相关关系:漂移率越快的半球周期越短。最大漂移速率与下一个周期的幅值显著相关;必须考虑使用向赤道方向的深经向流的发电机模型的预测[32.］．由于循环22和23以良好的数据质量确定，我们推断进入太阳将是这种行为的最重要原因。检查数字1揭示了每个周期显示了广泛的时空行为，周期22-23的发展可以通过考虑Geissberg周期（一个周期88年）在下降阶段给了我们额外的支持，赤纬解释在太阳活动当前正在发生的事情。

太阳黑子循环是标记太阳变化的有用路线。一些循环（如5-6-7-10-12-14-16）的幅度较小（约为周期19的大小的一半），而其他次数相当大（如18-19-21和22）。大多数循环显示不对称，最大程度速度比下降到最小。

参考[11.建议将未来一年预测太阳能活动水平的回归技术。它们使用了由循环8开始的平滑的太阳光编号组成的平均太阳黑子循环8.回归系数通过最小化预测和观察到的平均周期的观察变化之间的RMS差异的总和而获得。已经考虑了几种变化来使该方法更准确和有用（例如，该方法可以在科罗拉多州博尔德的空间环境服务中心采用的情况下递归使用;[12.]和使用[13.］．

多线性回归（MLR）具有以下形式： 在哪里是常数（与和）和自变量，是滞后的值．

以选择将要使用的延迟值（1）各系列的自相关分析，计算，那么最好的组合是发现。多元回归方程的参数，通过使用施加到从周期4-23中观察到的数据的最小二乘法估计。最终误差被计算为所观察到的值和预测的一个之间的平方差的总和。

来预测太阳周期的最大活动(这里称为)， MLR应用于观测到的太阳峰(）。与前两个周期的振幅有关(滞后值，由和值等于7和12，RESP。）。要考虑的表达是

恒定值那，和对周期4 ~ 23的数据序列应用MLR方法得到。我们认为和作为自变量作为因变量。

恒定导致了：那和．得到的相关系数为它是由于机会的可忽略的概率。最后，（2）可以用最小的预测错误重写，如

基于(3.）可以通过查找表中显示的结果来验证1．统计检验和部分和最终结果示于表2．

数字2（a）和2（b）显示了循环4到23的值和估计值值分别为周期16到24。的策划值具有向上（周期16至19）和向下（周期19至24）的趋势的平均序列。

目前的技术是适合解决问题的最大振幅对太阳周期的预测,我们估计过去8周期与典型的计算和观测数据之间的差异小于24的太阳黑子数量(所有周期循环17提供了一个不同的50.6除外)。这些差异与[3.]在其中作者使用的“前体”的方法。

3.讨论和结论

采用多元线性回归方法估计周期16 ~ 24幅最大值。从分析第4至第23个太阳周期的峰值，观察到7或12个周期的较短的重现趋势。一个与Gleissberg周期有关，另一个与C中的一个周期一致^14.这与太阳活动的变化有关，因为C^14.活动主要是由太阳对银河系宇宙射线通量的不同程度的调制造成的。历史数据显示，在太阳活动低迷的时期，大气中的C^14.正在上升，有时据报道大型太阳黑子，C^14.呈减少趋势（见[14.])。未来太阳周期的估计振幅(如表所示)1）确认当前周期将具有太阳黑子峰值小于19循环期间观察到的最大的一个。

用于太阳能周期24的最大振幅，一些发表的文章示出了在结果的差异，因为它们示于表3.．

我们的结果与[1]其指示因为所记录的循环22最大太阳活动的下降。另外，“偶奇”的效果并没有通过验证，对，22-23给予太阳活动赤纬这是目前发生的额外支持。

预测太阳活动周期的最大振幅所考虑的方法使我们能够对接下来的24个太阳活动周期的大小作出可靠的估计平滑月平均太阳黑子数，提前几个月。我们的研究证实，目前的太阳活动周期的最大振幅会比第一次规模最大的一次低。

致谢

感谢不知名的推荐人提供的有益的意见和建议。这项工作得到了布宜诺斯艾利斯大学Ingeniería faculty de Ingeniería的20020100100227 (UBACYT)和阿根廷CONICET的11420090100258的部分支持。

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