太阳周期中奇偶性变化的起源

尽管在过去的四个世纪中太阳表面上的太阳黑子已被系统观测，但其磁学性质直到20世纪初才被揭示和记录。太阳黑子通常以具有系统性取向的相反磁极性的对出现。这种极性取向在赤道两侧相反——这一趋势在存在磁场观测的过去一个世纪中持续存在。结合太阳全球极向场的构型——它支配着日球层开放磁通量和地球上的宇宙线通量——这一现象与潜在磁流体动力学发电机的偶极奇偶性态一致。尽管在太阳上观测到太阳黑子浮现的半球不对称性，但从未观测到奇偶性转变。我们通过在计算太阳周期的发电机模型中引入随机涨落来模拟半球不对称性，并证明在覆盖数千年的长期模拟中奇偶性变化确实是可能的。发现四极模在模拟时间的很大一部分中存在。特别地，我们发现当太阳黑子活动在任一半球主导的时间显著长于周期长度时，太阳黑子周期潜在性质的奇偶性转变更可能发生。我们建立了将半球不对称性和跨赤道相位偏移与潜在发电机机制中的奇偶性翻转联系起来的因果路径。我们的发现表明，太阳周期在遥远的过去可能处于四极奇偶性态，并为预测未来的奇偶性翻转提供了一条可能的路径。