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The Kinematic Theory of Solar Dynamo
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作者 Ke-Ke Zhang and Xin-Hao LiaoSchool of Mathematical Sciences, University of Exeter, EX4 4QE, UK kzhang@ex.ac.ukShanghai Astronomical Observatory, Shanghai 200030 xhliao@center.shao.ac.cn 《Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics》 CSCD 北大核心 2003年第1期12-32,i001,共22页
Generation of the Sun's magnetic fields by self-inductive processes in the solar electrically conducting interior, the solar dynamo theory, is a fundamentally important subject in astrophysics. The kinematic dynam... Generation of the Sun's magnetic fields by self-inductive processes in the solar electrically conducting interior, the solar dynamo theory, is a fundamentally important subject in astrophysics. The kinematic dynamo theory concerns how the magnetic fields are produced by kinematically possible flows without being constrained by the dynamic equation. We review a number of basic aspects of the kinematic dynamo theory, including the magnetohydrodynamic approximation for the dynamo equation, the impossibility of dynamo action with the solar differential rotation, the Cowling's anti-dynamo theorem in the solar context, the turbulent alpha effect and recently constructed three-dimensional interface dynamos controlled by the solar tachocline at the base of the convection zone. 展开更多
关键词 solar magnetic fields - kinematic dynamos - magnetohydrody- namics
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Periodicities in Solar Activity, Solar Radiation and Their Links with Terrestrial Environment
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作者 Valentina V. Zharkova Irina Vasilieva +1 位作者 Simon J. Shepherd Elena Popova 《Natural Science》 CAS 2023年第3期111-147,共37页
Solar magnetic activity is expressed via variations of sunspots and active regions varying on different timescales. The most accepted is an 11-year period supposedly induced by the electromagnetic solar dynamo mechani... Solar magnetic activity is expressed via variations of sunspots and active regions varying on different timescales. The most accepted is an 11-year period supposedly induced by the electromagnetic solar dynamo mechanism. There are also some shorter or longer timescales detected: the biennial cycle (2 - 2.7 years), Gleisberg cycle (80 - 100 years), and Hallstatt’s cycle (2100 - 2300 years). Recently, using Principal Component Analysis (PCA) of the observed solar background magnetic field (SBMF), another period of 330 - 380 years, or Grand Solar Cycle (GSC), was derived from the summary curve of two eigenvectors of SBMF. In this paper, a spectral analysis of the averaged sunspot numbers, solar irradiance, and the summary curve of eigenvectors of SBMF was carried out using Morlet wavelet and Fourier transforms. We detect a 10.7-year cycle from the sunspots and modulus summary curve of eigenvectors as well a 22-year-cycle and the grand solar cycle of 342 - 350-years from the summary curve of eigenvectors. The Gleissberg centennial cycle is only detected on the full set of averaged sunspot numbers for 400 years or by adding a quadruple component to the summary curve of eigenvectors. Another period of 2200 - 2300 years is detected in the Holocene data of solar irradiance measured from the abundance of 14C isotope. This period was also confirmed with the period of about 2000 - 2100 years derived from a baseline of the solar background magnetic field, supposedly, caused by the solar inertial motion (SIM) induced by the gravitation of large planets. The implication of these findings for different deposition of solar radiation into the northern and southern hemispheres of the Earth caused by the combined effects of the solar activity and solar inertial motion on the terrestrial atmosphere is also discussed. 展开更多
关键词 Sun: Magnetic Field Sun: solar Activity Sun: Sunspots Sun: solar dynamo
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太阳低层大气辐射磁流体力学数值研究 被引量:2
3
作者 陈鹏飞 丁明德 方成 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2016年第4期403-414,共12页
太阳低层大气虽然只有2 000 km左右厚,但却充满了各种尺度的活动现象及演化特征,而且它也是磁能进入日冕的必经之通道,又是太阳大气中唯一能比较准确测量磁场的区域。因此,太阳低层大气的数值模拟一直是国内外同行关注的一个重点。回顾... 太阳低层大气虽然只有2 000 km左右厚,但却充满了各种尺度的活动现象及演化特征,而且它也是磁能进入日冕的必经之通道,又是太阳大气中唯一能比较准确测量磁场的区域。因此,太阳低层大气的数值模拟一直是国内外同行关注的一个重点。回顾过去十余年国内外同行在这一领域所进行的数值模拟研究进展以及所用的计算方法,期望为我国发展辐射磁流体力学数值研究提供参考。 展开更多
关键词 太阳大气 光球 色球 太阳黑子 发电机 色球加热
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太阳表面磁场的分布与演化研究进展 被引量:1
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作者 宋文彬 冯学尚 汪景琇 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2007年第4期296-304,共9页
太阳磁场、较差自转和内部对流使得日面磁场与磁活动在很大的时间尺度和空间尺度范围均表现得相当复杂.其中最有名的是太阳活动的11年周期,或22年磁周期.在较小时间尺度上,从几秒到几小时,有时太阳大气中会发生一些壮观的爆发事件,如耀... 太阳磁场、较差自转和内部对流使得日面磁场与磁活动在很大的时间尺度和空间尺度范围均表现得相当复杂.其中最有名的是太阳活动的11年周期,或22年磁周期.在较小时间尺度上,从几秒到几小时,有时太阳大气中会发生一些壮观的爆发事件,如耀斑、日珥爆发、日冕物质抛射等.所有这些形式的事件都与太阳磁场紧密关联.简单评述了太阳磁场起源与观测方法,重点论述了不同尺度太阳磁场的空间分布与演化,介绍了从太阳磁活动现象统计得到的有关太阳磁场的几个典型特征,同时讨论了进一步研究的方向. 展开更多
关键词 天体物理学 太阳物理学 太阳表面磁场 太阳发电机
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Starspots, stellar cycles and stellar flares: Lessons from solar dynamo models 被引量:3
5
作者 Amab Rai Choudhuri 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第1期1-16,共16页
In this review, we discuss whether the present solar dynamo models can be extrapolated to explain various aspects of stellar activity. We begin with a summary of the following kinds of data for solar-like stars:(i) da... In this review, we discuss whether the present solar dynamo models can be extrapolated to explain various aspects of stellar activity. We begin with a summary of the following kinds of data for solar-like stars:(i) data pertaining to stellar cycles from Ca H/K emission over many years;(ii) X-ray data indicating hot coronal activity;(iii) starspot data(especially about giant polar spots); and(iv) data pertaining to stellar superflares. Then we describe the current status of solar dynamo modelling—giving an introduction to the flux transport dynamo model, the currently favoured model for the solar cycle. While an extrapolation of this model to solar-like stars can explain some aspects of observational data, some other aspects of the data still remain to be theoretically explained. It is not clear right now whether we need a different kind of dynamo mechanism for stars having giant starspots or producing very strong superflares. 展开更多
关键词 SUNSPOTS solar dynamo solar cycle stellar dynamo stellar activity
原文传递
太阳活动起源研究(Ⅱ):太阳发电机理论 被引量:3
6
作者 林元章 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2002年第1期23-32,共10页
对试图解释太阳活动起源的太阳发电机理论作了综合评述。着重介绍了平均场运动学发电机理论,包括平均场的α效应、运动学的αΩ发电机和迁移发电机。讨论了MHD发电机和其它类型发电机的研究概况。
关键词 太阳发电机理论 太阳活动 太阳发电机 起源 α效应 MHD发电机 迁移发电机
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S_q(Y)的季节变化和场向电流 被引量:8
7
作者 高玉芬 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 1992年第2期118-122,共5页
本文对中国东部地磁台站链地磁静日变化东向分量进行了分析,有结果表明,在冬、夏季清晨,南北半球之间存在着电离层发电机驱动的场向电流,其方向是从夏季半球到冬季半球;在黄昏,也可能存在方向相反的电流。
关键词 地磁观测 静日变化 场向电流
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日地关系研究的一种新观点介绍
8
作者 董文杰 汤懋苍 惠小英 《地球科学进展》 CAS CSCD 1994年第4期84-90,共7页
介绍了G.P.Gregori提出的关于日地关系的新因果链:太阳→太阳风(及月球引潮力)→地幔内地磁感应々→“发电机”感应电流→焦耳热→火山(及地热流)→水或其它微量元素进入大气圈→控制长期气候变化。对这种因果链提出的... 介绍了G.P.Gregori提出的关于日地关系的新因果链:太阳→太阳风(及月球引潮力)→地幔内地磁感应々→“发电机”感应电流→焦耳热→火山(及地热流)→水或其它微量元素进入大气圈→控制长期气候变化。对这种因果链提出的背景知识、资料证明及应用前景作了详细说明。介绍了国内一些学者关于日地关系的看法,并将二者加以比较。提出了对日地关系研究的看法及急需解决的问题。 展开更多
关键词 日地关系 地球发电机 气候变化
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海洋和电离层发电机对佘山台L的影响 被引量:2
9
作者 康国发 《地震地磁观测与研究》 1992年第4期46-50,共5页
本文在文献[1]的研究基础上进一步分析海洋和电离层发电机对佘山台L的影响。资料分别按月、季节和年以及太阳活动性分组进行的细致分析,结果表明海洋发电机对Z分量的L有一稳定的影响,L的季节变化主要起源于电离层发电机。L的海洋部分不... 本文在文献[1]的研究基础上进一步分析海洋和电离层发电机对佘山台L的影响。资料分别按月、季节和年以及太阳活动性分组进行的细致分析,结果表明海洋发电机对Z分量的L有一稳定的影响,L的季节变化主要起源于电离层发电机。L的海洋部分不随太阳活动性改变,太阳活动对L的影响比对S的小。 展开更多
关键词 地磁场 电离层 发电机 海洋 地震
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太阳发电机理论研究进展 被引量:4
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作者 姜杰 汪景琇 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2005年第2期121-134,共14页
太阳发电机理论主要解释太阳磁场的起源和演化,是太阳物理中最基本、最重要的问题之一。对它的研究不仅具有重要的科学价值,而且对空间天气的预测和空间技术的发展有一定的影响。随着日震学的发展,该理论也得到了很大改进。从相关观测入... 太阳发电机理论主要解释太阳磁场的起源和演化,是太阳物理中最基本、最重要的问题之一。对它的研究不仅具有重要的科学价值,而且对空间天气的预测和空间技术的发展有一定的影响。随着日震学的发展,该理论也得到了很大改进。从相关观测入手,综述了发电机理论需解释的观测事实,以及为发电机理论提供约束的太阳内部动力学结构;介绍了基本理论和近来的主流模型,并指出尚待解决的问题和进一步的努力方向。 展开更多
关键词 天体物理学 太阳发电机 综述 大尺度 磁场
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太阳剩余磁场研究进展
11
作者 宋文彬 汪景琇 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2005年第3期205-214,共10页
太阳剩余磁场是指形成于太阳主序星阶段之前,深藏在太阳辐射核内部的原始磁场。由于太阳内部高电导率和准静态等因素,其剩余磁场耗散相当缓慢,而得以保留至今。太阳剩余磁场的存在不仅能够解释太阳活动的很多不对称性现象,如南北不对称... 太阳剩余磁场是指形成于太阳主序星阶段之前,深藏在太阳辐射核内部的原始磁场。由于太阳内部高电导率和准静态等因素,其剩余磁场耗散相当缓慢,而得以保留至今。太阳剩余磁场的存在不仅能够解释太阳活动的很多不对称性现象,如南北不对称性、活动经度与活动穴、低纬度冕洞和Maunder极小期等,还能通过改变自激发发电机模型的边值条件而影响整个太阳表面磁场的分布与演化。从观测结果和理论模型两方面评述了太阳剩余磁场的研究成果及最新进展,并简单讨论了进一步努力的方向。 展开更多
关键词 天体物理学 剩余磁场 综述 太阳 表面磁场 发电机
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地面S_q磁场和场向电流的补充研究
12
作者 陈伯舫 《地震地磁观测与研究》 1996年第2期44-49,共6页
地面Sq磁场的分析在一定程度上可揭示场向电流的存在,在赤道电射流区和低纬地区,某些日子的Y分量或D分量Sq变化可明显地显示午间场向电流的存在。1990年12月11日Baclieu,琼中、河内、Chaps、通海和成都等... 地面Sq磁场的分析在一定程度上可揭示场向电流的存在,在赤道电射流区和低纬地区,某些日子的Y分量或D分量Sq变化可明显地显示午间场向电流的存在。1990年12月11日Baclieu,琼中、河内、Chaps、通海和成都等台的Sq(D)曲线清楚表明由冬季半球流向夏季半球的午间场向电流的影响。此外,本文还用(夏—冬)/2法分析了Sq(Z)的资料,从中也可观察到午间及清晨场向电流的踪迹。 展开更多
关键词 地磁 静日变化 场向电流 电离层发电机 地磁场
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太阳发电机理论研究
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作者 吴建清 杨志良 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期573-586,共14页
太阳活动主要是由磁场产生的,因此,对太阳磁场性质和起源的研究具有重要意义.太阳发电机理论主要研究的是太阳上观测到的与太阳活动相关的磁场起源、磁场特征、各种活动现象之间的相关性及其变化规律.其是太阳物理学中有待解决的最基本... 太阳活动主要是由磁场产生的,因此,对太阳磁场性质和起源的研究具有重要意义.太阳发电机理论主要研究的是太阳上观测到的与太阳活动相关的磁场起源、磁场特征、各种活动现象之间的相关性及其变化规律.其是太阳物理学中有待解决的最基本、最重要的问题.根据太阳黑子及太阳周期的相关观测,介绍了构成发电机的基本要素,具体描述了各种典型发电机模型,并对其分别进行评述,进而探讨了目前存在的问题及发展方向. 展开更多
关键词 太阳发电机 太阳黑子 太阳活动 磁场
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Nature’s autonomous oscillators
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作者 Hans G. Mayr Jeng-Hwa Yee +1 位作者 Marianne Mayr Robert Schnetzler 《Natural Science》 2012年第4期233-244,共12页
Nonlinearity is required to produce autonomous oscillations without external time dependent source, and an example is the pendulum clock. The escapement mechanism of the clock imparts an impulse for each swing directi... Nonlinearity is required to produce autonomous oscillations without external time dependent source, and an example is the pendulum clock. The escapement mechanism of the clock imparts an impulse for each swing direction, which keeps the pendulum oscillating at the resonance frequency. Among nature’s observed autonomous oscillators, examples are the quasi-biennial oscillation of the atmosphere and the 22- year solar oscillation [1]. Numerical models simulate the oscillations, and we discuss the nonlinearities that are involved. In biology, insects have flight muscles, which function autonomously with wing frequencies that far exceed the animals' neural capacity. The human heart also functions autonomously, and physiological arguments support the picture that the heart is a nonlinear oscillator. 展开更多
关键词 Mechanical CLOCK Quasi-Biennial OSCILLATION Bimonthly OSCILLATION solar dynamo INSECT FLIGHT Human HEART
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Simulation Outside Magnetic Field of the Sun
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作者 Jianqing Wu Zhiliang Yang 《International Journal of Astronomy and Astrophysics》 2011年第2期90-97,共8页
We derive the viscous current in the fully ionized two-fluid plasma to generate the solar magnetic field. The global magnetic field of the Sun can be simulated by the viscous current from the differential rotation ins... We derive the viscous current in the fully ionized two-fluid plasma to generate the solar magnetic field. The global magnetic field of the Sun can be simulated by the viscous current from the differential rotation inside the Sun. The field presents a structure with 6-polar. As the viscous current is very weak, the magnetic field intensity is only about G, which could be considered as the background field of the Sun. The theory is a start for the generation of solar magnetic field. The local strong magnetic field of the Sun is not considered in the paper. 展开更多
关键词 solar dynamo TWO-FLUID VISCOUS Current
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探讨我国在太阳物理领域中螺度研究的进展 被引量:2
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作者 张洪起 杨尚斌 +2 位作者 徐海清 高裕 杨潇 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第36期3561-3569,共9页
太阳是距离地球最近的恒星,不仅对于日地空间环境具有重要的影响,而且作为独一无二的天然等离子体实验室,有助于理解宇宙中电磁相互作用的基本过程.螺度作为描述矢量场属性的基本参量,在理解太阳物理研究的核心课题——太阳磁场的起源... 太阳是距离地球最近的恒星,不仅对于日地空间环境具有重要的影响,而且作为独一无二的天然等离子体实验室,有助于理解宇宙中电磁相互作用的基本过程.螺度作为描述矢量场属性的基本参量,在理解太阳物理研究的核心课题——太阳磁场的起源和磁场能量的释放机制方面具有重要意义.本文探讨了螺度的基本概念(包括磁螺度、电流螺度、运动学螺度等),以及我国太阳物理学家在螺度研究中的主要进展,并对未来太阳物理中螺度研究的问题做了一些探讨. 展开更多
关键词 太阳 螺度 磁场 发电机
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地磁太阴日变化L的O_1分量的变化特征
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作者 康国发 翟应田 +1 位作者 吴小平 胡家富 《云南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2002年第2期108-113,共6页
用Winch提出的地磁太阴日变化分析方法确定佘山地磁台的地磁太阴日变化的O1分量L(O1) .首先把佘山台 196 0~ 1988年D ,H和Z各分量的时均值资料做为整体分析年平均变化 ,然后按季节和太阳活动性细分后进行计算分析 .讨论了L(O1)的基本... 用Winch提出的地磁太阴日变化分析方法确定佘山地磁台的地磁太阴日变化的O1分量L(O1) .首先把佘山台 196 0~ 1988年D ,H和Z各分量的时均值资料做为整体分析年平均变化 ,然后按季节和太阳活动性细分后进行计算分析 .讨论了L(O1)的基本特征和季节变化、电离层和海洋发电机效应对L(O1)的影响以及太阳活动对L(O1)的贡献 ,并与国外一些地磁台的结果进行了对比分析 . 展开更多
关键词 地磁太阴日变化 L(O1)潮 电离层发电机 海洋发电机 太阳活动 O1分量 变化特征
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地磁太阴日变化L的M_2潮变化特征
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作者 康国发 《云南大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2001年第5期368-373,共6页
用M2 潮引起的地磁太阴日变化L的谐波分析方法 ,计算了佘山地磁台的磁偏角、水平和垂直分量L的谐波系数 .分离出海洋和电离层发电机对L的贡献 ,讨论了太阳活动对地磁太阴日变化的影响 ,并把结果与国外部分台站的结果进行了对比分析 .
关键词 地磁太阳日变化 M潮 电离层 海洋发电机 太阳活动 谐波分析 磁偏角
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驱动太阳磁周期的原因是什么? 被引量:2
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作者 姜杰 汪景琇 +1 位作者 张敬华 毕少兰 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第27期2973-2985,共13页
太阳磁活动强度呈现大约11年的周期性变化,这是太阳内部等离子体湍动对流和磁场相互作用的结果,即太阳的磁流体力学发电机过程.由于对流层强分层、湍流和非线性的特征,人们远不能通过真实太阳物理参数的全球磁流体力学的数值模拟来认识... 太阳磁活动强度呈现大约11年的周期性变化,这是太阳内部等离子体湍动对流和磁场相互作用的结果,即太阳的磁流体力学发电机过程.由于对流层强分层、湍流和非线性的特征,人们远不能通过真实太阳物理参数的全球磁流体力学的数值模拟来认识太阳磁周期的演化.简化的发电机模型,如轴对称运动学平均场发电机模型在理解太阳磁周期方面取得了长足进步.磁场的极向分量和环向分量在一定速度场的作用下相互维持,使得磁场能持续的周期性变化.其中的关键物理问题包括:产生环向场的机制和位置,产生极向场的机制和位置,环向场浮现到表面产生具有倾斜角黑子的物理过程以及黑子赤道向迁移的机制.目前只有环向场的产生机制争议较少,其他的问题自20世纪60年代平均场发电机模型建立以来,不同时期有不同的主流认识和主流的发电机模型.过去十几年中Babcock-Leighton型磁通量输运发电机较为全面地解释了太阳磁周期变化的整体特征,但也面临一些新认知的挑战.包含环向磁流管浮现的三维Babcock-Leighton型发电机可能成为下一代主流的运动学发电机模型,它将和全球磁流体力学模拟并行发展,互相受益,提升对太阳磁周期的理解. 展开更多
关键词 太阳磁周期 太阳发电机 磁流体力学 旋转 湍流
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Some basic questions on helicity inferred from vector magnetograms 被引量:2
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作者 XU HaiQing GAO Yu ZHANG HongQi 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2009年第11期1749-1753,共5页
This paper summarizes current helicity measurements in the solar active regions (ARs). There is a basic agreement with the "hemispheric sign rule (HSR)" of the current helicity among different vector magneto... This paper summarizes current helicity measurements in the solar active regions (ARs). There is a basic agreement with the "hemispheric sign rule (HSR)" of the current helicity among different vector magnetographs through two solar cycles, but there is a large dispersion of the fraction of ARs following the HSR. In our sample, there are 50%-78% ARs in solar cycle 22 and 44%-79% ARs in cycle 23 following the HSR. A variation is also found in the fraction of the ARs following the HSR between different instruments even when the same ARs are selected. The difference also exists for the same instrument when the selected ARs are different. There are some differences in the variation of HSR with solar cycle for the individual helicity parameter inferred from different instruments. Factors which influence the correlation of different data sets are analyzed. 展开更多
关键词 photosphere MAGNETIC field HELICITY solar dynamo
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