The Sunpot太阳黑子数据统计
MATLAB太阳黑子活动周期
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• 1、将望远镜极轴大致对准北极，镜筒指向太阳，观察 镜筒的影子，当影子最小时，说明太阳已经大致对好。
• ！！！请注意，千万不能用眼睛通过望远镜直接寻找太 阳，寻星镜也最好不要加装。
• 2、记录透明度、宁静度、云量、描图开始时间等观测 背景数据。关于宁静度和透明度的规定是这样的：范围 是0-5最好是5，最差是0，一般都要在2.5以上才可以观 测。宁静度与风有关，一般4级以下可以定为3。透明度 与污染等有关，取值看经验了。
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(3) 功率与频率的关系曲线则被定义为周期图。 用周期图法对Wolfer数进行功率谱密度分析。 程序：figure n=length(Y);%取FFT结果长度为n power = abs(Y(1:n/2)).^2; %取前n/2个数据求其 功率
nyquist = 1/2; %取最大频率为0.5 freq = (1:n/2)/(n/2)*nyquist; %将FFT转换为DTFT
title('Sunb Data') %标注横纵坐标和标题
• pause
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• 为清楚起见，画出部分时间段(如实验中采 取最近50年)的Wolfer 图进行观察。程序 如下：
• figure
• plot(year(261:311),wolfer(261:311),'b .-'); %用进50年数据做图
text(period(index)+2,power(index),['Period = ',mainPeriodStr]);%文字标注该点 hold off;
太 阳 基 本 数 据
Measuring Waves
Waves are described by two numbers: Wavelength ():
• Distance between wave crests.
Frequency (f):
• Number of wave crests passing per second.
A slight problem
In what medium do light waves travel ?
• Concept of ether (check spelling !!) • Concept of fields
An unexpected solution :
• Complete theory of electricity and magnetism by James Clerk Maxwell (c.1860) allows for electro-magnetic waves to travel in vacuum with speed of light
太阳光球及其活动
光球就是我们实际看到的太阳圆面，它有一个比较清 楚的圆周界线。光球的表面是气态的，其平均密度只有水 的几亿分之一。光球厚达500千米，极不透明。光球上密 密麻麻地分布着极不稳定的斑斑点点，被称为“米粒组 织”。米粒组织可能是光球下面气体对流产生的现象。另 外，还有超米粒组织，其直径与寿命要大的多。在光球还 分布着太阳黑子和光斑，偶尔还会出现白光耀斑。这些活 动现象有着相差悬殊的亮度、物理状态和结构。
• Hot stars appear to be blue • Cooler stars appear to be red
„Measure‟ colours by filters
太阳活动高峰年百年最弱 黑子或迎持续最低活动期
太阳活动高峰年百年最弱黑子或迎持续最低活动期新闻背景自7月中旬以来，太阳活动一反常态，太阳黑子数在渐渐削减。
在7月18日当天，黑子更像是在躲猫猫，在太阳表面消逝了，整个太阳显得特别安静。
目前，太阳正处在第24活动周的高峰年，其活动理应处于最活跃的时期。
然而，太阳活动强度明显不及上一个活动周，甚至消失太阳表面连黑子都没有了这种罕见现象。
这个太阳活动高峰年百年来最弱太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明显的现象。
它实际上是太阳表面一种酷热气体的巨大漩涡，像是一个浅盘，中间下凹，温度比光球层表面的温度低1000℃到2000℃，所以看起来比较“黑”。
“它是太阳耀斑、日冕物质抛射等太阳活动的发源地。
” 国家空间天气监测预警中心首席预报员薛炳森介绍。
早在公元前140年左右，人类就开头有了对太阳黑子的目测记录，只是当时人们并不知道那代表的是什么。
直到一百多年前，英国人卡灵顿观测到一个黑子区的大爆发并将它记录下来，太阳黑子的神奇面纱才渐渐被揭开。
由此，科学家们开头真正地讨论起黑子来，并发觉了其平均活动周期为11年。
“对于太阳活动的强弱来说，最直观的就是太阳表面黑子数的多少。
”薛炳森说道。
黑子活动存在11年的周期，在开头的4年左右时间里，黑子不断产生，越来越多，黑子数不断上升，太阳活动不断加剧，在黑子数达到极大的那一年，太阳活动大事也比较猛烈，称为太阳活动峰年。
在随后的7年左右时间里，黑子数渐渐削减，太阳活动渐渐减弱，黑子数微小的那一年称为太阳活动谷年。
2023年是太阳第24活动周的高峰年。
“目前，统计数据也证明了太阳黑子的确与太阳活动存在正相关性。
”薛炳森称。
例如，太阳耀斑和日冕物质喷发的次数在太阳活动峰年显著增加，这就是太阳黑子这个“基地”扩张的结果。
依据国家空间天气监测预警中心监测显示，目前的黑子数平滑月均值最大约为75，而上世纪50年月以来的几个活动周高峰年，数值均超过了100，单从黑子数的角度来看，太阳第24活动周黑子数是近百年来最少的。
太阳黑子
太阳黑子（太阳的暗黑斑点）编辑[tài yáng hēi zǐ]太阳黑子（sunspot）是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明显的。
一般认为，太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，温度大约为3000-4500K。
因为其温度比太阳的光球层表面温度要低1000到2000摄氏度（光球层表面温度约为6000摄氏度），所以看上去像一些深暗色的斑点。
太阳黑子很少单独活动，通常是成群出现。
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。
目录1基本信息2活动周期3黑子特性4黑子成因5观测历史6相关影响7与人患病8黑子的形成1基本信息在太阳的光球层上，有一些旋涡状的气流，像是一个浅盘，中间下凹，看起来是黑色的，这些旋涡状气流就是太阳黑子（sunspot）。
黑子本身并不黑，之所以看得黑是因为比起光球来，它的温度要低一、二千度，在更加明亮的光球衬托下，它就成为看起来像是没有什么亮光的暗黑的黑子了。
太阳黑子太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本，最明显的活动现象。
一般认为，太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡，温度大约为4000K （热力学温标单位）。
因为比太阳的光球层表面温度要低（光球层表面温度约为6000摄氏度），所以看上去是一些深暗色的斑点。
太阳黑子其实并不黑，因为旋涡状气流的温度为4600℃，比太阳表面的正常温度低1400℃还多，所以看上去是黑的。
太阳黑子很少单独活动。
常常成群出现。
太阳黑子虽然颜色较"深"，但是在观测情况下，与太阳耀斑同样清晰显眼。
天文学家把太阳黑子最多的年份称为“太阳活动峰年”，太阳黑子最少的年份称为“太阳活动谷年”[1]太阳黑子与耀斑2活动周期太阳耀斑太阳黑子是太阳表面因温度相对较低而显得“黑”的局部区域。
关注太阳黑子极值2009年和2012年
杨学祥 刊发时间：2009-04-27 15:42:18 光明网-光明观察 [字体：大 中 小] 作者：杨学祥
新华网华盛顿4月5日电 美国航天局报告说，太阳近期“平静”得很，太阳黑子活动很可能已经达到近一个世纪以来的最低谷。美国航天局监测显示，在今年头3个月的90天里，有78天没有观测到任何太阳黑子活动，无黑子天数比例为87%。而在2008
在上次太阳活跃的时候，从1998年1月到2004年2月，几乎每天都能看到太阳黑子，而且有时候会出现数百个。今年直到现在，仅有14天出现过太阳黑子。现在的太阳黑子数量，比去年科学家认为太阳活动能力已经跌到最低谷的时候更少。美国科罗拉多州美国海洋暨大气总署空间天气预报中心(SWPC)主管托马斯?波格丹表示，现在太阳活动随时都会增加。其他科学家认为这可能是1913年的太阳活动情况或者200年前出现的道尔顿最小值(Dalton Minimum)的一次重复。17世纪太阳最不活跃[2]。
太阳活动对流感爆发的影响人们早就发现。在太阳黑子谷年，太阳活动减弱，辐射出的紫外线也减弱，这有利于微生物和病毒的滋生和繁殖（旧病毒复发）；在太阳黑子峰年，太阳活动增强，辐射出的紫外线增加，有利于微生物和病毒的基因变异（新病毒产生）。这是流感大流行一定发生在太阳黑子极值年的原因。由于在太阳黑子峰年爆发的流感大流行起因于病毒基因变异，所以强度大，危害重，如1918-1919年、1957-1958年和1968-1969年；由于太阳黑子谷年的流感大流行起因于旧病毒复发，所以强度小，危害轻，如1900年和1977年。这是后两次流感大流行被人们忽略的原因。
据历史记载，拉马德雷冷位相时期太阳黑子的极值年是流感世界爆发年，这是人类面临的最大危险。在十五世纪至十七世纪的二百余年内，全球强震发生频繁，其它自然灾害也很集中，如瘟疫流行，低温冻害严重，被称为小冰期时期[5]。这个时期也正是太阳黑子蒙德极小值时期[33]，太阳活动处于低值状态，有人把它看作是小冰期气候产生的原因。据历史记载，拉马德雷冷位相时期太阳黑子的极值年是流感世界爆发年，这是人类面临的最大危险：
吴斌宋世超王福来
一．引言太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本、最明显的活动现象。
黑子一般成群出现在太阳表面，天文学家又将其称为“黑子群”。
黑子的形成周期短，形成后几天到几个月就会消失，新的黑子又会产生。
太阳黑子是太阳活动的重要标志，其活动存在着明显的周期性，周期平均为11年。
黑子群对地球的磁场和电离层会造成干扰，往往会对地球的气候、通信、生物产生不同程度的影响。
因此研究其活动规律对人类生产，生活用重要意义。
其活动呈现周期性变化是沃尔夫(R.Wolfer)根据在过去的288 年(1700年~1987 年)间每年太阳黑子出现的数量和大小的观测数据推算出11 年的周期规律。
我们现在可以利用Matlab 强大的数据处理与仿真功能，对太阳黑子数进行功率谱密度分析从而可以得到对太阳黑子活动周期的结论。
二．实验原理在该实验中，我先对太阳黑子数进行均值处理，然后用原始数据减去均值再进行自相关处理，使其图形向下平移得到较好的图像。
利用自相关函数来对它的规律进行统计，因为自相关处理后其周期是保持不变的。
对自相关后的太阳黑子数（amount ）序列做FFT 变换后得到Y （长度为n ），只取其前n2个数据的功率谱密度的估计值2|Y | 。
原因是时域为离散的实序列的傅立叶变换对应于具有周期性且偶对称的频域特性，因此Y 的前n2个数据已经包含了天阳黑子数的全部信息。
根据DFT 的频域单位k 与DTFT 的频域单位ϖ 的表达关系式2k Nπϖ=⋅ 以及 ϖ与f 对应关系=2sff ϖπ⋅ ，可以看出k 与f 呈线性关系 s f f k N =⋅；同样地，因为Y 的前n 2 个数据已经包含了太阳黑子数的全部信息，只取前 n2个数据分析功率-频率图时，对应的横坐标时应取2sf f k N =⋅ 。
（注：s f 为采样频率）三．方案组成及流程图图一流程图四．实现步骤及内容(1) 插入并读取数据并绘制太阳黑子时域图，观察太阳黑子的活动现象。
太阳黑子数时间序列的奇异谱分析和小波分析
3 小波分析
311 小波分析 小波分析是目前分析时间序列的有效工具 , 它可以获 取时间序列的时间 — 频率特征 , 该分析方法是一种窗口大 小 (即窗口面积 ) 固定但其形状可改变 , 时间窗和频率窗 都可以改变的时频局域化分析方法 , 即在低频部分具有较 高的频率分辨率和较低的时间分辨率 , 在高频部分具有较 高的时间分辨率和较低的频率分辨率 , 所以被誉为数学显 微镜 。正是这种特性 , 使小波变换具有对信号的自适应性 。 将基本小波函数 ψ ( t) 做位移 τ后 , 再在不同尺度 a 下与待分析信号 x ( t) 做内积得到 x ( t) 的小波变换 : 1 +∞ t -τ 3 ) = ) d t a > 0 ( 9) W Tx ( a,τ x ( t)ψ (
可以由多维的时间序列中获取时间序列的主要成分 , 是常 用的多元统计分析方法之一 , 主要将多个彼此相关的指标 变换为少数几个彼此独立的综合指标即主成分 , 并要求主 成分能反映原始数据的几乎全部信息 , 其中 , 常用于对一 维的时间序列进行分析的方法称为奇异谱分析 ( SSA , Sin2 gular spectrum analysis) 。 奇异谱方法 ( SSA ) 是一种特别适合于研究周期振荡 行为的分析方法 , 它是从时间序列的动力重构出发 , 并与 经验正交函数相联系的一种统计技术 , 是 EOF 分解的一特 殊应用 。分解的空间结构与时间尺度密切相关 , 可以较好 地从含噪声的有限尺度时间序列中提取信息 , 目前已应用 于多种时间序列的分析中 。 SSA 的具体操作过程是 , 将一个样本量为 n 的时间序 列按给定嵌套空间维数 (即窗口长度 ) 构造一资料矩阵 。 当这一个资料矩阵计算出明显成对的特征值 , 且相 应 的 EOF几乎是周期性或正交时 , 通常就对应着信号中的振荡 行为 , 可 见 SSA 在 数 学 上 相 应 于 EOF 在 延 滞 坐 标 上 的 表达 。 对给定的 X1 , X 2 , …, X n 的时间序列 , 给定嵌套维数 M , M < N / 2, 建立时滞矩阵 : x1 x2 … xN - M +1
太阳黑子数验证与预测世界流感大流行
太阳黑子数验证与预测世界流感大流行1.太阳黑子数验证与预测世界流感大流行太阳黑子数近似11年周期、80年世纪周期的2个谷值与3个峰值可以判定疫情爆发的大致范围为35年，准确率为77.12%太阳是地球上一切生命的源泉，太阳的活动变化对地球上的生物必然产生可察觉和不可被察觉的影响。
太阳黑子是在太阳的光球层上发生的一种太阳活动，是太阳活动中最基本，最明显的活动现象，是太阳表面一种炽热气体的巨大旋涡，温度大约为4500摄氏度，因为比太阳的光球层表面温度要低，所以看上去像一些深暗色的斑点（即黑子）。
太阳黑子很少单独活动，常常成群出现，二百多年来太阳黑子数的变化明显地保持了平均11年左右的周期性。
在每一个周期中，黑子从最少年开始，名为谷值，然后逐年增大，4－7年达到一个极大值，名为峰值，然后在随后的几年再减小到一个极小值。
实际上太阳黑子周期长度在9--14年之间变换。
太阳黑子11年周期又称太阳活动周期。
一般以黑子最少的年份作为太阳活动周期开始的年份。
随着对太阳活动研究的深入，又相继发现了22年左右的太阳活动磁周期、80－90年的太阳活动世纪周期以及200年左右的太阳活动双世纪周期等等。
长期的观测发现，黑子多的时候，其他太阳活动现象也会比较频繁。
黑子附近的光球中总会出现光斑，黑子上空的色球中总会出现谱斑，其附近经常有日珥（暗条），同时，绝大多数的太阳爆发活动现象也发生在黑子上空的大气中。
因此，从太阳大气低层至高层，以黑子为核心形成一个活动中心——太阳活动区。
黑子既是活动区的核心，也是活动区最明显的标志，所以太阳黑子的多少，也就自然凸显出太阳的活动及变化对地球的影响。
太阳黑子数周期最早的太阳黑子观测纪录来自公元前364年中国天文学家甘德的星表，西方第一次有明确黑子记录是公元前300年古希腊泰奥弗拉斯托斯，公元前140年前后的《淮南子》也有黑子记载，世界上第一次有黑子明确记录是公元前28年《汉书·五行志》：“成帝河平元年三月乙未，日出黄，有黑气，大如钱，居日中央”。