СПОСОБ КРАТКОСРОЧНОГО ПРОГНОЗА МОЩНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ВСПЫШЕК Российский патент 1998 года по МПК G01W1/10 

Изобретение относится к солнечно-земной физике и предназначено для краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек по распределению поляризации микроволнового излучения активной области.

Известен способ прогноза вероятности возникновения солнечных вспышек по распределению поляризации микроволнового излучения активной области, при котором разным типам распределения поляризации приписывается разная вероятность возникновения солнечных вспышек: если активная область обладает распределением поляризации типа P (центральный пик и два боковых субпика со знаком поляризации, противоположным знаку поляризации центрального пика), то в ней происходят протонные вспышки, при распределении поляризации типа E (биполярное распределение) возникают вспышки с преобладанием электронного компонента в ускоренных частицах, при распределении поляризации типа S (униполярное распределение) вероятность возникновения вспышки близка к нулю.

Недостатком известного способа является игнорирование эффекта взаимодействия волн в квазипоперечном магнитном поле в короне активной области. В наблюдениях этот эффект проявляется в явлении смены знака поляризации при пересечении активной областью центрального меридиана. Одной из характеристик этого эффекта является угол между лучом зрения и направлением магнитного поля в короне активной области. Этот угол изменяется с вращением Солнца, что приводит к изменению распределения поляризации микроволнового излучения, в частности переходу от S-конфигурации к E-конфигурации и наоборот, без каких-либо изменений в магнитной структуре активной области.

Вследствие этого недостатком известного способа является низкая оправдываемость краткосрочного прогноза.

Цель изобретения - повышение достоверности краткосрочного прогноза.

Способ реализуется следующим образом. По оптическим данным измеряют гелиошироту ϕ и гелиодолготу λ активной области, ее протяженность l, угол наклона оси группы пятен относительно солнечного экватора Δ , величину и полярность магнитного поля в пятнах и определяют магнитный класс активной области. Используя эти данные, разбивают видимую поверхность Солнца на долготные зоны, для чего вычисляют положения границ зон с известным нормальным (не вспышечно-опасным) распределением поляризации микроволнового излучения в каждой отдельной зоне. Граница между зонами I и II проходит по долготе λ = 80^oC, 1±1,6^o в восточном полушарии и по долготе λ = 74,4^o±1,8^o в западном полушарии. Восточную границу между зонами II и III вычисляют по формуле
t_н= (-1,27 ± 0,37)-(-1,18 ± 0,48)cosΔ/(l•tgϕ),
где
l измеряют в угловых градусах, t_н получают в сутках; знак "-" соответствует восточному полушарию; знак "+" - западному; значение "0" соответствует моменту пересечения активной областью центрального меридиана. Западную границу между зонами III и II вычисляют по формуле
t_к= t_н+τ_E, ,
где
τ_E= (3,02 ± 0,44)-(0,99 ± 0,15)t_н ,
для низкоширотных групп пятен (ϕ ≤ 20^°) и
τ_E= exp(1,30 ± 0,11)-(0,10 ± 0,05)t_н ,
для высокоширотных групп пятен (ϕ > 20^°).

Сравнивают наблюдаемое распределение поляризации с нормальным распределением в той зоне, в которой находится исследуемая активная область. При отклонении наблюдаемого распределения от нормального считают, что в течение последующих 24 ч в активной области произойдет вспышка балла ≥ 1В. Определение границ зон и сравнение распределений проводят отдельно для каждой активной области на Солнце. Эту операцию повторяют ежедневно с выдачей прогноза на следующие сутки до тех пор, пока исследуемая активная область не распадется или не зайдет за западный лимб.

Нормальными (не вспышечно-опасными) распределениями поляризации в зонах являются:
в зоне I: отсутствие поляризованного компонента в микроволновом излучении;
в зоне II: в восточном полушарии S-конфигурация со знаком поляризации, соответствующим полярности магнитного поля головного пятна, в западном полушарии S-конфигурация со знаком поляризации, соответствующим полярности магнитного поля хвостового пятна;
в зоне III: E-конфигурация со знаками поляризации, соответствующими распределению полярностей магнитного поля пятен в активной области.

S-конфигурацию для униполярных активных областей во всех долготных зонах считают не вспышечно-опасной.

Вспышечно-опасными распределениями поляризации в зонах являются:
в зоне I: существование поляризованного компонента микроволнового излучения;
в зоне II: E-конфигурация или S-конфигурация с распределением поляризации, не соответствующим распределению полярностей магнитного поля пятен в активной области;
в зоне III: S-конфигурация, за исключением униполярных активных областей.

P-конфигурацию считают вспышечно-опасной во всех интервалах гелиодолгот.

Для оценки оправдываемости известного критерия и критерия согласно изобретению проведен анализ наблюдательных данных о распределении поляризации микроволнового излучения по активным областям, полученных на Сибирском солнечном радиотелескопе (ССРТ) за период 1982-1986 гг. При этом для каждого дня наблюдений активной области отмечался тип распределения поляризации, делалась зарисовка группы пятен с указанием полярности магнитного поля пятен, определялись характеристики ϕ, λ, Δ, l и выписывались вспышки балла ≥ 1N. Суммируя данные по всем активным областям раздельно для каждой зоны и каждого типа распределения, определялось количество дней нахождения всех анализируемых активных областей в заданных зонах с заданным типом распределения поляризации и количество произошедших при этих условиях вспышек. По этому же принципу отдельно определялось количество спокойных дней. Затем делался вывод о возможности возникновения мощной солнечной вспышки по известному способу и способу согласно изобретению, и результаты прогноза сравнивались с действительной ситуацией. Оправдываемость прогноза определялась как отношение числа правильных выводов к полному числу прогнозируемых событий. Результаты ретроспективного прогноза для II и III зон и для зоны III отдельно представлены в таблице. Из таблицы видно, что оправдываемость прогноза для спокойных и возмущенных дней, вспышек балла 1N, 1B, 2B по критерию согласно изобретению выше, чем по известному критерию.

Способ характеризуется тем, что с пространственным разрешением не хуже 30" регистрируют полное и циркулярно поляризованное микроволновое излучение активной области и определяют вероятность возникновения мощной солнечной вспышки с заблаговременностью одни сутки. Особенность способа состоит в том, что по оптическим данным измеряют гелиошироту ϕ и гелиодолготу λ активной области, ее протяженность 1, угол наклона оси группы пятен относительно солнечного экватора Δ, величину и полярность магнитного поля в пятнах и определяют магнитный класс активной области. Используя эти данные, разбивают видимую поверхность Солнца на долготные зоны, для чего вычисляют положения границ зон с известным нормальным, не вспышечно-опасным распределением поляризации в каждой отдельной зоне. По отклонению наблюдаемого распределения поляризации от нормального в той зоне, в которой находится исследуемая активная область, определяют вспышечную опасность активной области. Для лучшего учета эффектов эволюции активной области границы долготных зон рассчитывают ежедневно. Благодаря описанным особенностям способа, повышается достоверность краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек. 1 табл.

Способ краткосрочного прогноза мощных солнечных вспышек, при котором с пространственным разрешением не хуже 30'' регистрируют полное и циркулярно поляризованное микроволновое излучение активной области и определяют вероятность возникновения мощной солнечной вспышки с заблаговременностью одни сутки, отличающийся тем, что по оптическим данным измеряют гелиошироту ϕ и гелиодолготу λ активной области, ее протяженность l, угол наклона оси группы пятен относительно солнечного экватора Δ, величину и полярность магнитного поля в пятнах и определяют магнитный класс активной области, используя эти данные, разбивают видимую поверхность Солнца на долготные зоны, для чего вычисляют положения границ зон с известным нормальным, не вспышечно-опасным, распределением поляризации в каждой отдельной зоне и по отклонению наблюдаемого распределения поляризации от нормального в той зоне, в которой находится исследуемая активная область, определяют вспышечную опасность активной области, причем для лучшего учета эффектов эволюции активной области границы долготных зон рассчитывают ежедневно, при этом граница между зонами I и II проходит по долготе в восточном полушарии и по долготе в западном полушарии, восточную границу между зонами II и III вычисляют по формуле
t_н= (-1,27 ± 0,37)-(1,18 ± 0,48)cosΔ/(l•tgϕ),
где l измеряют в угловых градусах, t_н получают в сутках, знак "-" соответствует восточному полушарию; знак "+" - западному; значение "0" соответствует моменту пересечения активной областью центрального меридиана, западную границу между зонами III и II вычисляют по формуле
t_к= t_н+τ_E,
где τ_E= (3,02 ± 0,44)-(0,99 ± 0,15)t_н
для низкоширотных групп пятен (ϕ ≤ 20^°);
τ_E= exp(1,30 ± 0,11)-(0,10 ± 0,05)t_н ,
для высокоширотных групп пятен (ϕ > 20^°),
при этом нормальными распределениями поляризации в зонах являются: в зоне I - отсутствие поляризованного компонента в микроволновом излучении; в зоне II - в восточном полушарии - S-конфигурация со знаком поляризации, соответствующим полярности магнитного поля головного пятна, в западном полушарии - S-конфигурация со знаком поляризации, соответствующим полярности магнитного поля хвостового пятна; в зоне III - E-конфигурация со знаками поляризации, соответствующими распределению полярностей магнитного поля пятен в активной области; S-конфигурацию для униполярных активных областей во всех долготных зонах считают не вспышечно-опасной; вспышечно-опасными распределениями поляризации в зонах являются: в зоне I - существование поляризованного компонента микроволнового излучения; в зоне II - E-конфигурация или S-конфигурация с распределением поляризации, не соответствующим распределению полярностей магнитного поля пятен в активной области; в зоне III - S-конфигурация за исключением униполярных активных областей; P-конфигурацию считают вспышечно-опасной во всех долготных зонах.