Анализ характеристик последних шести солнечных циклов

В статье проанализированы относительные числа площади пятен и безоблачные дни в последних шести солнечных циклах из двух разных центров обработки данных Observe the Sun and SILSO.

Ключевые слова: относительные числа, центр обработки данных, скорректированные данные

The article took relative sunspot area numbers and cloudless days in the last six solar cycles from two different data centers, Observe the Sun and SILSO.

Keywords: relative numbers, data center, adjusted data

Центр обработки данных «Observe the Sun» создан при сотрудничестве 13 исследователей Кисловодской горной астрономической станции МГУ и Пулковской обсерватории. Центр обработки данных собирает данные из восьми международных обсерваторий (Кисловодской горной астрономической станции, Кодайканальной солнечной обсерватории, Гринвичской обсерватории, обсерватории Маунт-Вильсон, обсерватории солнечной динамики, Солнечной и гелиосферной обсерватории, обсерватории Канцальхеэ, снимки земли с ESO/S (European Southern Observatory)) и публикует данные в формате, удобном для использования исследователями. Помимо данных пятен, полученных от восьми обсерваторий, в этом центре обработки данных также представлена информация о многих индексах Солнца. В соответствии с целью статья из центра обработки данных были получены данные о относительных числах и площадях пятен за последние шесть солнечных циклов. Относительные числа учитывались как средние значения для анализа в статье. Наблюдения за пятнами на Солнце, полученные из центра обработки данных представлены в миллионных долях видимого полушария Солнца.

Данные предоставленные из центра обработки данных Observe the Sun, были получены с веб-сайта центра. Данные, полученные из этого центра обработки данных, представлены в формате ASCII и извлекаются с помощью интерфейса, расположенного на веб-сайте. Введя на интерфейсе годы, месяцы и дни, можно получить относительные числа пятен (северного и южного полушарий и их сумм) и данные о площади пятен. В статье данные были перенесены в программное обеспечение Excel, проведен необходимый анализ полученных результатов. Изученные данные относятся к 23907 дням и содержат набор данных примерно за 800 месяцев.

Максимумы и минимумы шести циклов, рассмотренных в статье, были определены на основе среднемесячного относительного числа, полученного из центра обработки данных «Observe the Sun». В этом случае наибольшее относительное число, наблюдаемое в рассматриваемом цикле, указывает на максимум цикла. В некоторых солнечных циклах за максимумом может следовать еще один максимум. В статье были обнаружены циклы с двойным максимумом, и наибольшее месячное относительное число было принято за максимум цикла. При анализе пятен, предоставляемых из центра обработки данных Observe the Sun, использовались данные циклов с 19 по 24. Данные были сокращены до среднего за год и месяц за период с 1954 по 2019 год.

Центр обработки данных SILSO (Индекс солнечных пятен и долгосрочные наблюдения) оценивает данные 65 обсерваторий, расположенных в разных географических регионах мира. Дата-центр приводит данные разных обсерваторий в стандартный формат и делает их доступными исследователям. Коэффициент k обсерваторий учитывается при стандартизации. Относительные числа в каждой обсерватории нормализуются по значениям k обсерватории.

В данных, полученных от SILSO, для определения начала и окончания циклов, используются скорректированные данные за 13 месяцев. Сглаживание данных за период примерно в один год устраняет колебания в ежемесячных средних значениях и позволяет представить цикл плавной кривой. В исследовании минимумы кривой, проходящей через скорректированные данные, использовались циклы (рис. 1). В качестве дат начала и окончания циклов были взяты даты, соответствующие минимальным точкам поворота красной кривой на рис.1. Минимальные и максимальные даты, средние относительные числа и продолжительность циклов за последние шесть солнечных циклов, взятые из центра обработки данных SILSO, приведены в таблице 1.

Рис. 1. Распределение ежемесячных (синие) и корректированных (красные) международных чисел солнечных пятен по годам. Красная кривая показывает соответствие скорректированным данным.

Таблица 1

Начальные и конечные даты последних шести циклов, соответствующие им средние относительные числа и продолжительность циклов по данным SILSO

Одна из причин, по которой мы используем месячные средние значения, заключается в том, что максимальная амплитуда корректированных данных может быть до или после даты, найденной в этом исследовании. Это вызвано 13-месячной коррекцией, и краткосрочные изменения в активности не видны. Например, в 24-м цикле среднемесячное относительное число «Observe the Sun» достигло первого максимума 2011,75(R=141) и второго максимума 2013,83 (R=147) в 2011 году. В свою очередь, в SILSO эти значения составляют 2011,91 (R=139) для первого максимума и 2014,17 (R=146) для второго максимума. Если мы посмотрим на 13-месячные средние значения, мы увидим, что первый максимум был 20 декабря 2012 года (ISN=98,3), а второй максимум — 30 апреля 2014 года (ISN=116). Соответственно, данные «Observe the Sun» достигли обоих максимумов на 6 месяцев раньше, чем 13-месячные корректировки.

Для сравнения были рассмотрены числа солнечных пятен цикла, который мы изучили, чтобы увидеть соответствие данных SILSO и «Observe the Sun». На рисунке 2 данные “SILSO” и “Observe the Sun” начала цикла с декабря 2008 г. по июнь 2019 г. были нанесены на один и тот же график, и была обнаружена очень высокая корреляция между двумя данными, равная, 0.98.

Рис. 2. Данные о среднем ежемесячном значении “SILSO” и “Observe the Sun” за 24-й цикл и коэффициент корреляции между ними

Литература:

1. Seliz Koç. 24. Güneş leke çevriminin genel özellikleri ve diğer bazi leke çevrimleriyle karşilaştirilmasi (Yüksek lisans tezi). — Istanbul, 2019.
2. Глазков В. Н. Астрономия. Москва, 2015