Hale 与 anti-Hale 太阳黑子物理参数的系统研究

我们利用来自 MDI/SoHO 和 HMI/SDO 的全日面磁图对太阳黑子物理参数进行了系统研究。我们的目标是使用统一的数据集和分析流程来刻画太阳黑子，特别关注“Hale”与“anti-Hale”黑子之间的异同。研究包含了第 23 和 24 活动周中 4385 个太阳黑子群的磁倾角、面积、磁通量及极性间距的测量，每个群平均在穿过子午线为中心的约 66 个时刻被测量。这些太阳黑子根据其极性是否符合 Hale 半球极性定律而被分类为“Hale”或“anti-Hale”。我们发现：(1) “anti-Hale”太阳黑子占所有黑子的比例为 ($8.1\pm0.4$)\%，该比例在两个半球和两个活动周中相同；(2) “Hale”太阳黑子在这两个半球和活动周中均服从 Joy 定律，而“anti-Hale”黑子则不服从。我们推导了 Joy 定律的三种等价形式：$\sin\gamma=(0.38\pm0.05)\sin\phi$、$\gamma=(0.39\pm0.06)\phi$ 和 $\gamma=(23.80\pm3.51)\sin\phi$，其中 $\gamma$ 为倾角，$\phi$ 为日球纬度；(3) Hale 太阳黑子的平均倾角为 $\overline{\gamma} = 5.49^\circ\pm0.09$；(4) 太阳黑子的倾角、磁通量和极性间距相互关联，较大的磁通量对应于较大的极性间距和较小的倾角。我们给出了这些量之间的经验关系。第 24 活动周在黑子数、累积磁通量和平均黑子磁通量上均远弱于第 23 活动周。“anti-Hale”黑子在这些参数上也远弱于“Hale”黑子，但它们具有相似的磁通量分布和平均纬度。我们对这两类群体进行了刻画，旨在阐明“anti-Hale”太阳黑子的起源。