物理學(xué)：射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)全日面活動(dòng)

　　使用日本國(guó)家天文臺(tái)公布的圖像和射電觀測(cè)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)研究太陽(yáng)射電波段全日面活動(dòng)。在過(guò)去的20年里，日本國(guó)家天文臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡持續(xù)跟蹤了太陽(yáng)磁場(chǎng)(不僅是是太陽(yáng)黑子活動(dòng)，太陽(yáng)活動(dòng)包括活動(dòng)的整個(gè)極地)活動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在過(guò)去的20年整個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)已逐漸下降。目前，北半球的太陽(yáng)活動(dòng)已經(jīng)達(dá)到了最高階段，有數(shù)據(jù)顯示，在南半球的太陽(yáng)活動(dòng)還沒(méi)有達(dá)到的最長(zhǎng)期限。這意味著，在北半球和南半球的太陽(yáng)同步活動(dòng)已經(jīng)崩潰。太陽(yáng)活動(dòng)在北半球和南半球出現(xiàn)完全不同的情況，大型太陽(yáng)觀測(cè)設(shè)備第一次在地面和衛(wèi)星對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)顯著減少的活動(dòng)過(guò)程。這項(xiàng)研究的結(jié)果均來(lái)自長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行設(shè)備野邊山射電日光儀獲得的數(shù)據(jù)。隨著太陽(yáng)物理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，磁場(chǎng)活動(dòng)將是長(zhǎng)期的問(wèn)題，影響地球的高層大氣和行星際空間。

　　一、黑子的細(xì)節(jié)

　　太陽(yáng)活動(dòng)周期和太陽(yáng)黑子數(shù)活躍在低緯度(30度)的程度，是顯示太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)，其中最常使用的是太陽(yáng)黑子數(shù)。接近11年周期的高低轉(zhuǎn)換，黑子磁場(chǎng)極性(N極，S極)在每個(gè)周期中都要反轉(zhuǎn)。在這個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)周期中，對(duì)應(yīng)的活動(dòng)周期數(shù)增加24。在第23周期中沒(méi)有觀察到的太陽(yáng)表面黑子是歷史上時(shí)間最長(zhǎng)的。此外，近兩年左右的時(shí)間內(nèi)又是正常的。最近的太陽(yáng)活動(dòng)已經(jīng)于過(guò)去的情況有所不同。

　　二、附近高緯度活動(dòng)

　　高緯度地區(qū)活動(dòng)表現(xiàn)出一個(gè)11年周期的特征。然而，最大的間隔期內(nèi)，也就是在高緯度地區(qū)太陽(yáng)活動(dòng)主要是微小的黑點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)于在低緯度地區(qū)的活動(dòng)高峰期。在近極地觀測(cè)的設(shè)備需要有高空間分辨率的能力，從而觀察太陽(yáng)的邊緣。南北黑子磁場(chǎng)的極性是相反的，當(dāng)活動(dòng)變得最小時(shí)，反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的時(shí)間已知是非常弱的，觀測(cè)場(chǎng)的極向是相當(dāng)困難的。因此，通過(guò)高精度觀測(cè)衛(wèi)星測(cè)量日面邊緣附近的高緯度地區(qū)的磁場(chǎng)，直到最近才成為可能。

　　三、無(wú)線電觀測(cè)

　　在可見(jiàn)光波在微波頻段，所觀測(cè)到地區(qū)是非常明亮的。其亮度表示極地地區(qū)的活躍程度。射電成像設(shè)備位于山腳下的一個(gè)高原上，在17GHz波段，從1992年起的20年來(lái)持續(xù)的完全捕捉白光全日面影像，得到射電波段日面完整亮度分布。在低緯度地區(qū)強(qiáng)烈的無(wú)線電波和太陽(yáng)黑子的活動(dòng)已被觀察到，有一個(gè)黑子群繼續(xù)在赤道方向移動(dòng)，與太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)的演進(jìn)方向一致。

　　明亮極區(qū)活動(dòng)十分。射電亮?xí)r，對(duì)應(yīng)太陽(yáng)活動(dòng)極小期，以及低緯度地區(qū)。頂部示出的磁場(chǎng)分布成為更強(qiáng)的射電源，在強(qiáng)磁場(chǎng)的極性射出現(xiàn)電集中區(qū)。大約在同一時(shí)間，也已經(jīng)顯示出了良好的定量相關(guān)關(guān)系。從太陽(yáng)活動(dòng)的第22-24周期可以看出，第一極性和低緯度地區(qū)逐漸下降，在過(guò)去的20年中，整個(gè)太陽(yáng)表面的活動(dòng)已經(jīng)減弱。此外，截至2012年3月，北極的相應(yīng)期限最長(zhǎng)不超過(guò)低緯度地區(qū)最小相位亮度。換句話說(shuō)，在北極地區(qū)一直保持了11年的太陽(yáng)活動(dòng)周期，在南半球則沒(méi)有這樣的跡象。

　　在北半球和南半球的太陽(yáng)活動(dòng)周期觀測(cè)中，這是首次完成完整地由衛(wèi)星和地面聯(lián)合進(jìn)行的大規(guī)模觀測(cè)。觀測(cè)研究的結(jié)果有助于解決太陽(yáng)活動(dòng)在過(guò)去存在的許多疑問(wèn)。隨著太陽(yáng)物理學(xué)的發(fā)展，太陽(yáng)活動(dòng)特征將是長(zhǎng)期受關(guān)注的問(wèn)題，它影響著地球的高層大氣和行星際空間。

　　四、蝴蝶圖

　　日本野邊山太陽(yáng)射電天文臺(tái)，和國(guó)家天文臺(tái)太陽(yáng)射電天文臺(tái)，配備有84個(gè)拋物面天線，直徑80厘米，建于1992年，20年來(lái)持續(xù)觀測(cè)太陽(yáng)，覆蓋全頻和17GHz波段。

　　太陽(yáng)能磁流體動(dòng)力學(xué)波隨時(shí)間變化的強(qiáng)度分布表明太陽(yáng)黑子的活動(dòng)，主要集中在低緯度地區(qū)。黑子主要分布在北緯30度以南、南緯30度以北，接近60度的寬度。從北緯60°S緯度范圍到北緯60度帶附近的北緯90度以南范圍，極地地區(qū)活動(dòng)顯示了與黑子的強(qiáng)相關(guān)性。請(qǐng)注意射電波段已經(jīng)觀察到在低緯度地區(qū)存在強(qiáng)磁場(chǎng)，太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)的轉(zhuǎn)移范圍，將繼續(xù)在赤道方向移動(dòng)。形成的路徑圖被稱(chēng)為蝴蝶圖。

　　五、結(jié)論

　　20年來(lái)已合成的圖像數(shù)據(jù)來(lái)看，射電成像的太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)圖像和蝴蝶圖，在該波段有一定的變化。正如前文所說(shuō)，這是否意味著日冕邊緣的輪廓強(qiáng)度有所變化還有待進(jìn)一步的觀測(cè)。太陽(yáng)南北極地區(qū)是射電明亮的，與磁場(chǎng)的強(qiáng)度圖顯示了良好的相關(guān)性(蝴蝶圖磁場(chǎng))。在這些觀測(cè)結(jié)果中，低緯度地區(qū)出現(xiàn)的活動(dòng)性已經(jīng)減少。這表明低緯度地區(qū)的活動(dòng)是一個(gè)緩慢的活動(dòng)，緯度越高活動(dòng)越劇烈。