太阳黑子

太阳黑子周期规律

一、太阳黑子简介

太阳黑子是太阳光球上的临时现象，它们在可见光下呈现比周围区域黑暗的斑点。它们是由高密度的磁性活动抑制了对流的激烈活动造成的，在表面形成温度降低的区域。虽然它们的温度仍然大约有3000-4500K，但是与周围5,780K的物质对比之下，使它们清楚的显视为黑点，因为黑体（光球非常近似于黑体）的热强度（I）与温度（T）的四次方成正比。如果将黑子与周围的光球隔离开来，黑子会比一个电弧更为明亮。当它们在太阳表面横越移动时，会膨胀和收缩，直径可以达到80,000公里，因此在地球上不用望远镜也可以直接看见。

激烈的磁场活动显示，太阳黑子会导致次一级的活动，像是冕圈和再联结事件。大多数的闪焰和日冕物质抛射都起源于可见到黑子群存在的磁场活动区域。相似的现象也在一些有着星斑的恒星上被直接观测到。

太阳黑子很少单独活动，常是成群出现，太阳黑子是人们最早发现也是人们最熟悉的一种太阳表面活动。因为太阳内部磁场发生变化，太阳黑子的数量并不是固定的，它会随着时间的变化而上下波动，每隔一定时间会达到一个最高点，这段时间就被称之为一个太阳黑子周期。黑子的活动周期为11.2年，活跃时会对地球的磁场产生影响，主要是使地球南北极和赤道的大气环流作经向流动，从而造成恶劣天气，使气候转冷。严重时会对各类电子产品和电器造成损害。

二、实验基本原理

2.1基本依据

在该试验中，主要根据数字信号处理中的自相关理论并且应用matlab软件来计算太阳黑子周期。

2.2自相关的基本定义

首先要介绍一下互相关：互相关函数是描述随机信号x(t),y(t)在任意两个不同时刻t1，

t2间的相关程度。互相关函数是在频域内两个信号是否相关的一个判断指标，把两测点之间信号的互谱与各自的自谱联系了起来。它能用来确定输出信号有多大程度来自输入信号，对修正测量中接入噪声源而产生的误差非常有效。设有两个实信号x(n),y(n)。则定义两个序列互相关为：

∞

r xy(m)=∑x(n)y(n−m)=x(m)∗y(−m)

n=−∞

自相关函数是描述随机信号x(t)在任意两个不同时刻t1，t2间的相关程度。所以自相关的定义式为

∞

r xx(m)=∑x(n)x(n−m)=x(m)∗x(−m)

n=−∞

三、计算过程

下图为1900年到1997年太阳黑子相对数分布

对上面的数据通过matlab进行自相关处理

s=[9.5 2.75 24.4 42 63.5 53.8 62 48.5 43.9 18.6 5.7

3.6 1.4 9.6 47.4 57.1 103.9 80.6 63.6 37.6 26.1 1

4.2

5.8 1

6.7 44.3 63.9 69 7

7.8 64.9 35.7 21.2 11.1 5.7

8.7 36.1 79.7 114.4 109.6 88.8 67.8 47.5 30.6 16.3 9.6

33.2 92.6 151.6 136.3 134.7 83.9 69.4 31.5 13.9 4.4 38

141.7 190.2 184.8 159 112.3 53.9 37.5 27.9 10.2 15.1 47

93.8 105.9 105.5 104.5 66.6 68.9 38 34.5 15.5 12.6 27.5

92.5 155.4 154.6 140.4 115.9 66.6 45.9 17.9 13.4 29.3

100.2 157.6 142.6 145.7 94.3 54.6 29.9 23.4 18.7 17.5];

r=xcorr(s, 'unbiased');

>> plot(r)上面代码是求自相关函数并作图

四、结论

由图可以看出，周期大约为11年左右，与已知的周期相差不多，信号的自相关与原信号具有相同的周期。