更新时间：2023-10-23 15:37
对长期积累的关于太阳黑子的观测资料进行统计分析，发现太阳黑子活动具有一系列周期性的变化规律，称为太阳黑子周期引。
提出概念
1843年，施瓦贝发现黑子的消长有一个平均为10年的周期。1848年,R.沃尔夫提出太阳黑子相对数（用R表示）的概念，并利用历史上积累下来的望远镜观测的黑子资料，推算出上溯到1700年的黑子相对数的年平均值，从而进一步证明了太阳黑子活动确实存在着明显的周期性，周期平均长度为11.1年，这就是众所周知的太阳黑子11年周期。随着对太阳活动研究的深入，又相继发现了太阳黑子的22年周期和80年周期。在继续研究上述这些周期性质的同时，也在探索时间尺度上更短或更长的周期。必须指出，这里所谓的周期并不是数学上的严格周期,而只是一种平均周期或称为准周期。图1表示从1700～1977年平均黑子相对数R的值,它清楚表明太阳黑子的11年周期。曲线的高峰处称为极大值或峰值，低谷处称为极小值或谷值。相对应的年份称极大年或峰年,极小年或谷年。按规定,以1755年开始的11年周期作为第一号，依次排列以后各个11年周期的号数。如图1所示，最短的周期为9年,而最长的周期为13.6年；最低的极大值为48.7，而最高的极大值为200.8。这反映出太阳黑子相对数的振动,既不同于严格的周期振动,也不同于随机振动。一般认为,这种振动是一种隐周期振动，或称带扰动的周期振动。黑子相对数变化曲线有明显的不对称性，即上升期比下降期短。峰值越高，不对称性越明显。瓦尔德迈尔用两个统计关系式来表示这种特性，即lgRM=2.58－0.14T，嘷=0.030 RM+3.0，式中RM为峰值，T为上升期，嘷是从极大年到相对数月平滑值为 7.5时的间隔时间。这种特性也可用另一公式表达：
式中Μ和m分别为极大年和极小年的年份,ΔR=RM－Rm为极大值和极小值的差。当然，最理想的是用简单的公式表达整个相对数曲线。最常用的一个公式是R=Fte，式中F、α、b均为常数，随每个11年周期而变；t为从极小年起算的时间变量。另外一种常用的公式是把相对数看作是一系列正弦波的迭加：R=∑Ansin(2πt/Tn+Hn)。n=1,2，…, N；An, Tn和Hn分别为各次谐波的振幅、周期和初始位相角。太阳黑子周期同一系列地球物理、气象、水文等现象有密切的联系(见日地关系)。一致认为太阳的活动水平制约着这些现象的发生和演变。因此，黑子相对数的预报具有重要的实际意义。
太阳黑子11年周期的另一显著表现，是黑子群在日面纬度上的分布状况具有规律性，这就是有名的斯玻勒定律（见黑子的日面分布）。太阳黑子22年周期是海耳在研究黑子群磁场极性分布时发现的，因此也称为“磁周”或“海耳定律”,如图2所示。随着11年周期的交替,黑子群的极性也发生变换。同时,南北半球黑子群的极性也互相交替。这个规律直接反映着太阳磁场变动的奇特性质，有极其鲜明的物理意义。二十世纪中叶，格莱斯堡等又发现了太阳黑子80年周期。这个周期在75～100年之间变动,有人把它叫作世纪周期。对这样长的周期而言，黑子相对数的资料积累时间就嫌短了。为了探讨80年周期的某些性质，一般多借助于邵夫利用古代黑子和极光的资料编制的长达 2,000多年的太阳活动序列。至于更长的周期或更短的周期，各种统计多不胜举。有小于1年的，也有长达2,000年的周期。除上述的黑子11、22、80年周期外，天文学家还发现了太阳活动的蒙德极小期，但是它究竟是否存在，还没有定论。
太阳黑子周期的研究目标，是要搞清存在于太阳上的这种周期性的物理起因。为了解释太阳黑子周期的某些特性，许多人提出各种模型和构想。归纳起来，有两种互相对立的观点。一种认为，太阳活动周期性的起因不在太阳内部，而在于太阳系内大行星对太阳的起潮力引起或者“触发”了太阳活动。这种理论能够说明太阳活动的平均周期等特性，对预报有一定价值。另一种则认为太阳活动周期性起因于太阳本身，是太阳对流层内的磁场和物质运动相互作用所决定的。这种设想意味着，针对太阳对流层内的具体物理状况来同时求解流体力学方程和电磁学方程。遗憾的是，适合太阳对流层条件的方程解是否存在，还没有定论。因此,这类理论,只能在某些简化条件下作个别近似的描述。