Создание базы данных свойств отдельных солнечных пятен в период 1923-1954 гг

«Солнечная активность в эпоху смены режима цикличности » 7-12 июля 2014, ГАС РАН
Создание базы данных свойств отдельных
солнечных пятен в период 1923-1954 гг
Скорбеж Н.Н., Коломиец С.Н., Тлатов А.Г.
Кисловодская горная астрономическая станция Пулковской обсерватории, Кисловодск
Skorbezh N.N., Kolomiyets S.N., Tlatov A.G.
Kislovodsk Mountain Astronomical Station of the Pulkovo Observatory,
Kislovodsk
При изучении долговременных вариаций солнечной
активности необходима стабильность (однородность) системы
непрерывных наблюдений. Одно из основных условий (хотя и не
единственное) для обеспечения этого – регулярность
ежедневных наблюдений.
Процент дней с наблюдениями фотосферы на Горной
станции примерно одинаков во все сезоны и существенно
больше, чем в других обсерваториях. В среднем число дней в
году с наблюдениями фотосферы равно 334.
Абстракт.
К трем циклам 16,17 и 18 (c 1923 по 1953 гг.)
Гринвичского ряда наблюдений применён
электронный способ обработки. Комплекс
программ обработки солнечных пятен
разработан А.Г.Тлатовым. Показаны
преимущества электронного способа и
возможность создания новой базы данных
свойств отдельных пятен в группах.
Работа с изображениями Гринвичской
обсерватории и результаты
За основу обработки был взят
гринвичский ряд наблюдений ручной
обработки с 1923 по 1953 годы. На
примере обработки с применением
программы показано, что таким
способом можно получать значительно
больше характеристик для каждого
пятна в группах.
С 23 июля 2010 года наблюдения производятся на зеркальную
фотокамеру Canon 550D с помощью телескопа MEADE (D =
152 мм, f = 1200 мм), в связи с чем А.Г. Тлатовым была создана
программа «Solar View» для электронной обработки снимков,
позволяющей получить основные индексы солнечной
активности.
Примеры электронной обработки фотосферы в
Solar View
Выбирается наилучшее центральное изображение и 2 смещённых кадра.
Накладывается координатная сетка на 3 изображения. С помощью 2-х
смещённых изображений вычисляется P-угол
Далее каждое пятно обрабатывается в отдельном окне
программы: производится оконтуривание пятен по отдельности,
далее выделяются ядра
После того, как проведено оконтуривание всех пятен и
перенесены все контуры на основное изображение, выделяются
группы пятен
• В итоге мы получаем таблицу данных: общей
площади пятен за день и число Вольфа:
Все данные, полученные в результате обработки, сводятся в единый
электронный архив ГАС, который расположен на сайте www.solarstation.ru и
представлен сводками за каждый год. В сводках отражены следующие данные по
каждой группе за каждый день: день и время наблюдений; номер группы;
координаты группы (широта, кэррингтоновская долгота, r/R), общая площадь
группы и площадь максимального пятна в ней; число пятен в группе (под «числом
пятен» подразумевается «число пятен и ядер»). Также здесь содержится архив
изображений фотогелиограмм, снятых на плёнку с 1954 по 2011-й гг., и цифровые
снимки (с 2010 г.).
Ряд данных Кисловодской станции является единственным среди всех
солнечных обсерваторий, который содержит все вышеуказанные характеристики
одновременно.
Ряд Гринвичской обсерватории (RGO) не содержит числа пятен в
группах, кроме того, их формат данных и система измерений претерпели
существенный разрыв с начала 1977 после прекращения работы службы Солнца
в RGO и начала обработки солнечных данных в NOAA; фактически получились
два разных ряда, связанных между собой коэффициентом B уравнения
регрессии, равным примерно 1.4.
В результате перехода на цифровую съёмку фотосферы возникла
необходимость в проверке непрерывности ряда ГАС.
Для этого к трем циклам (1923-1953 гг.) Гринвичского ряда
наблюдений применён электронный способ обработки с помощью
средств программы «Solar View».
За основу обработки был взят гринвичский ряд наблюдений
ручной обработки с 1923 по 1953 годы.
В результате электронной обработки RGO получаем
таблицу данных по площадям пятен:
Откуда видно, что при электронной обработке
измеряются все пятна в группах, включая мелкие
пятна. При этом программа позволяет получать
большее число характеристик для отдельного пятна,
чем это было при традиционном ручном способе
измерений. Например, теперь мы имеем данные (
ПЕРЕЧИСЛЯЕМ СТОЛБЦЫ ИЗ ФАЙЛА BP, ИХ
ЗНАЧЕНИЯ).
Таким образом, если и далее продолжить
обработку Гринвичского ряда способом простого
оконтуривания всех пятен, то можно будет получить
базу данных новых свойств отдельных пятен. Пока
эта работа проделана для трех циклов.
Создание архива данных электронной
обработки наблюдений RGO.
Всего было обработано 9244 дней наблюдений RGO, для каждого из
которых получена таблица данных в электронной форме.
Из этих таблиц с результатами обработки наблюдений Королевской
Гринвичской обсерватории был сформирован архив данных с 1923 по
1953 гг. На основе данного электронного архива были созданы
таблицы распределения площадей солнечных пятен:
Распределение площадей солнечных пятен по дням;
Распределение площадей солнечных пятен по месяцам.
На основе таблиц распределения площадей солнечных данных по
месяцам (Гринвичского ряда и ряда, полученного в результате
электронной обработки) построены графики распределения пятен по
месяцам, а также линейной зависимости между двумя методами
обработки. Гринвичские данные на графиках обозначены как Hand
(синий цвет); данные, полученные в результате электронной
обработки на Кисловодской ГАС, обозначены как El (выделены
красным).
В результате обработки были получены графики ряда по площадям пятен:
Синей линией выделено распределение по площадям ручной (Гринвичской)
обработки данных, красная линия – соответственно электронная обработка.
На рис. 2 показана линейная зависимость между двумя методами обработки RGO с
коэффициентом корреляции R~0,97, что говорит о том, что электронный метод
обработки достаточно точно приближен к ручному.
В результате проведённой работы сделан вывод о линейной зависимости и тесной
корреляции рядов данных, полученных в 1923…1953 годах при «ручной» обработке, и
полученных в результате электронной обработки по методике Кисловодской ГАС, т.е. о
непрерывности рядов данных при переходе на «цифровую» обработку. Коэффициент
уравнения регрессии B=1,08 показывает, что обработка пятен двумя различными
методами отличается на величину около 8%, что является достаточно хорошим
результатом при сравнении обработки наблюдений.