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2017-03-28

[高中天文地理]行星对太阳黑子周期有无影响

  行星对太阳黑子周期有无影响?


  【天文地理君科普时间到!】Paul D. Jose 在 1965 年四月的 Astronomical Journal(vol.70,193页)所发表的一篇文章中曾提及,整个太阳系,包括太阳与行星都是绕着位于太阳中心距离约0.01~2.2倍太阳半径的共同质心自转着,而太阳的路径是绕着该点呈回圈状行进,与其他行星的轨道不同。

  

高中天文地理之行星对太阳黑子周期有无影响
 

  Jose发现,虽然太阳的运动方式很复杂,但每隔179年,它就会回到原点,是木星与土星会合周期的九倍,这表示对太阳而言,每179年,木星与土星会同时重新回到同一位置。他详细研究了1610~1954年间太阳黑子的记录发现,每十一年的太阳黑子周期,其数量的极大值与极小值也有着179年的周期。而且,也符合太阳对共同质心角动量(dL/dt)的变化周期。


  因此,Jose的结论是,行星有某种力作用于太阳上,导致太阳黑子的周期性此理论提出后,立即引起多方的研究,直到现在,仍有许多天文学家受此篇论文的影响而从事长周期太阳黑子、亮度与其他因子的变化。1974年, Theodore Cohen与Paul Lintzan在Nature所发表的文章中(vol. 250, 398页)提出,Jose所述太阳黑子179年的周期并飞来自外力,而是太阳本身的震动波频所致。


  他们发现太阳黑子光谱明显地有8.3、9.8、11.0与95.8年的周期,这些就是导致太阳黑子181年周期的主因,非常接近Jose所提出的179年周期。1990年,天文学家James Shirley、Kenneth Serber与RhodesFairbridge从Nimbus卫星传回的资料研究89个月间太阳发光变化频率时发现太阳的总发光亮度变化的确与太阳角动量的二次微分项有关( d 2 L /dt 2 ),这项的主要来自水星与金星的影响。


  他们还预测,地球与其他外行星应该也有对此具有影响。当然, 89个月的资料对研究太阳长周期性活动而言的确是少了些。关于太阳dL/dt的研究,除了Jose的文章外,还可以参考Fairbridge、Shirley、Wolff与Hickey刊登于Solar Physics(vol. 110,191页)与Science(vol. 235, 1631页) 的文章。


  Fairbridge 与Shirley 的研究与Jose 在1965 年所作的十分接近,但是对Jose 关于太阳长周期活动的发现作了更进一步的讨论,他们还发现了太阳黑子周期并非由行星的重力潮汐所引起,因为行星作用在太阳表面的重力大小只有太阳本身的一兆分之一!


  因此,他们认为一定还有其他由太阳绕共同质心运动与本身内部对流型态更直接的因素产生了11 年的太阳黑子周期。


  目前,太阳黑子周期起源仍是一个未解的谜。但可确信的是,它与重力有关,且与共同质心的位置、太阳的位置(太阳角动量的一次与二次微分项)有密切的关联。

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