太阳活动南北不对称的发电机模型

观测揭示了太阳黑子活动中在数个太阳周期时间尺度上变化的统计显著但相对较小的南北（NS）不对称。本文针对长期 NS 不对称现象提出一种发电机模型。该模型将偶极与四极赤道宇称磁场的发电机方程分离。NS 不对称源于偶极与四极场的叠加。模型计算证实了先前提出的由主导偶极模经 $\alpha$ 效应中赤道对称涨落介导激发四极发电机模、作为长期 NS 不对称机制的观点。给出一个由短期随机强迫激发的振荡的解析可解例子，以证明由 $\alpha$ 效应在单个太阳自转时间尺度上的随机变化所导致的、在数个（本模型中约 6 个）太阳周期时间尺度上相干的 NS 不对称数值结果。模型计算显示了偶极与四极场主要以同相（北型不对称）或反相（南型不对称）振荡、且两态间存在相对短暂不规则转换的锁相现象。在模拟的极小时期发现了较大的不对称，并用极小期 $\alpha$ 效应磁淬灭较弱加以解释。基于发电机模型与观测，讨论了活动极小期极场不对称作为后续活动周期太阳黑子不对称前兆的可能性。