I. Dorotovič a B. Lukáč, Slovenská ústredná hvezdáreň Hurbanovo, dorotovic @suh.sk, lukac @suh.sk
 

Abstrakt.
Metódou nakladania epoch (MNE) bol znova skúmaný vzťah medzi výskytom protuberancií na východnom limbe Slnka a geomagnetickou aktivitou reprezentovanou indexom SKp. Vhodnejším parametrom pre výber nulových dní pre MNE môže byť výška protuberancie, ktorá nie je natoľko skreslená efektom projekcie pri limbe ako plocha protuberancie. Výsledky analýzy ukazujú, že vzťah medzi výskytom vysokých protuberancií a geomagnetickou aktivitou je štatisticky dostatočne významný.
 

1. ÚVOD

     Otázka vplyvu slnečnej aktivity na geomagnetickú aktivitu je dodnes aktuálna. Dôležitú úlohu v tomto vplyve zohrávajú vysokorýchlostné prúdy slnečného vetra, ktoré môžu byť spojené s výronmi koronálnej hmoty (CME). Pozorovania ukazujú, že CME sú spojené tak s erupciami ako aj s eruptívnymi protuberanciami, resp. filametami (napr. Webb, 1992)., ale na druhej strane mnoho CME nesúvisí so žiadnou uvedeným javom slnečnej aktivity.
     V  tejto práci sme na základe výsledkov predchádzajúcej práce (Dorotovič a Lukáč, 1999) znova skúmali vzťah medzi výskytom protuberancií na východnom limbe Slnka a geoaktivitou za obdobie rokov 1967 – 1996, teda cykly slnečnej aktivity č. 20 (od maxima), 21 a 22.

2. ÚDAJE A METÓDA SPRACOVANIA

     V tejto práci boli použité tie isté vstupné údaje a tá istá metóda analýzy ako v citovanej práci. V predchádzajúcej práci boli za nulové dni v metóde nakladania epoch (MNE) vybrané dni s výskytom plošne veľkých protuberancií. Predpokladáme, že vhodnejším parametrom je výška protuberancie, ktorá nie je natoľko skreslená efektom projekcie pri limbe Slnka. V tejto práci bola preto kritériom pre výber protuberancií ich výška nad limbom, pričom boli v analýze uvažované len dni s výskytom protuberacií s výškou väčšou ako 100" v prvom výbere, resp 150" v užšom výbere.

3. VÝSLEDKY ANALÝZY A DISKUSIA

     Metódou nakladania epoch boli pre každý cyklus slnečnej aktivity skúmané vstupné údaje postupne za celý cyklus, jeho vzostupnú fázu, maximum a zostupnú fázu. V tomto prípade bolo celkove nájdených 594 dní s výskytom protuberancie s výškou 100" a viac a 175 dní s výskytom protuberancie s výškou 150" a viac. Zmeny geomagnetického indexu SKp po nulových dňoch v MNE sú ako výsledok analýzy prezentované na obr. 1a,b,c a obr. 2a,b,c.

Obr. 1 a-c Vľavo: analýza MNE indexov SKp nasledujúcich po nulových dňoch definovaných výskytom protuberancií s výškou 100” a viac na východnom limbe Slnka v slnečných cykloch 20. – 22. Prerušované čiary zodpovedajú štandardnej odchýlke od priemerných hodnôt nakreslených plnou čiarou (n je počet zahrnutých epoch).
Vpravo: histogramy rozdelenia počtov maxím indexu SKp v jednotlivých epochách (n’ je počet epoch s maximom indexu SKp v rozmedzí 6. – 13. dňa po nulovom dni).

Obr. 2 a-c Vľavo: analýza MNE indexov SKp nasledujúcich po nulových dňoch definovaných výskytom protuberancií s výškou 150" a viac na východnom limbe Slnka v slnečných cykloch 20. – 22. Prerušované čiary zodpovedajú štandardnej odchýlke od priemerných hodnôt nakreslených plnou čiarou (n je počet zahrnutých epoch).
Vpravo: histogramy rozdelenia počtov maxím indexu SKp v jednotlivých epochách (n’ je počet epoch s maximom indexu SKp v rozmedzí 6. – 13. dňa po nulovom dni).

     V cykle č. 20 (obr. 1a), kde sme mali 138 epoch, sme našli výrazné zvýšenie geomagnetickej aktivity 12. deň po výskyte protuberancie vysokej 100" a viac (za celý cyklus i v jeho fázach) Priemerná hladina aktivity bola pomerne nízka. Relatívna početnosť epoch s maximom v rozmedzí 6. - 13. dňa je 0,79 za celý cyklus, 0,78 v maxime a 0,81 vo vzostupnej fáze cyklu (v rozmedzí 8. - 12. dňa 0,62, 0,62, resp. 0,63). Najčastejšie sa však maximum S Kp v jednotlivých epochách vyskytlo 10. deň v celom cykle, 10. deň v maxime, resp. 11. deň vo vzostupnej fáze. Pravdepodobnosť, že je dominantný 12. deň je postupne 0,14, 0,18 a 0,07. Sumárne však bolo výraznejšie zvýšenie geoaktivity 12. deň (vyššie hodnoty indexu S Kp v jednotlivých zahrnutých epochách).
     V cykle č. 21 (obr. 1b, 202 epoch) bolo okrem vzostupnej fázy (5. deň) zistené zvýšenie aktivity 10. deň. Priemerná hladina aktivity bola mierne zvýšená. Relatívna početnosť epoch s maximom v rozmedzí 6. – 13. dňa je 0,82 v celom cykle, 0,9 vo vzostupnej fáze, 0,79 v maxime a 0,81 v zostupnej fáze tohoto cyklu aktivity (v rozmedzí 8. – 12. dňa 0,68, 0,74, 0,72 a 0,56). Pravdepodobnosť realizácie, že je dominantým dňom 10. deň v histogramoch je 0,22 (celý cyklus), 0,23 (vzostup cyklu) a 0,30 (maximum cyklu).
     V 22. cykle (obr. 1c), kde bolo celkom 256 epoch, sme našli nevýrazné zvýšenie geoaktivity 8. deň v celom cykle a 10. deň v zostupnej fáze a výraznejšie zvýšenie 7. deň vo vzostupnej fáze a 8. deň v maxime cyklu. Relatívna početnosť epoch s maximom v rozmedzí 6. – 13. dňa je 0,86 v celom cykle, 0,84 vo vzostupnej fáze, 0,85 v maxime a 0,88 v zostupnej fáze tohoto cyklu aktivity (v rozmedzí 8. – 12. dňa 0,75, 0,74, 0,77 a 0,72). V histogramoch pripadá početnosť epoch s maximom geoaktivity na 11. deň okrem zostupnej fázy cyklu (9. deň). Pravdepodobnosť, že sumárne je dominantým 8. deň (celý cyklus) je 0,16, 7. deň (vzostup cyklu) je 0,06, 8. deň (maximum cyklu) je 0,18 a 10. deň (zostup cyklu) je 0,2.
     Po výskyte protuberancií s výškou 150" a viac v 20. cykle (obr. 2a, počet epoch 36) nastalo zvýšenie geoaktivity 10. deň v celom cykle a v maxime a 5 deň v zostupnej fáze. Relatívna početnosť epoch s maximom v rozmedzí 6. – 13. dňa je 0,86 v celom cykle, 0,87 v maxime a 0,83 v zostupnej fáze tohoto cyklu aktivity (v rozmedzí 8. – 12. dňa 0,69, 0,67 a 0,83). Pravdepodobnosť výsledku s 10. dňom v histograme rozdelenia maxím indexu S Kp je 0,28, resp 0,3.
     V 21. cykle (obr. 2b) s celkovým počtom epoch 38 bolo zvýšenie geoaktivity 10. deň v celom cykle a v jeho vzostupnej fáze, resp. 14. deň v maxime cyklu a 3. deň v jeho zostupe. Relatívne pravdepodobnosti sú postupne 0,97, 1,0, 0,87 a 1,0 (0,82, 0,85, 0,73 a 0,82). Sumárny 10. deň má pravdepodobnosť realizácie 0,27, resp. 0,15.
     V cykle č. 22 (obr. 2c a 101 epoch) sme našli zvýšenie sumárneho indexu geomagnetickej aktivity 11. deň v jeho vzostupe (relatívna početnosť 0,92, resp. 0,83; pravdepodobnosť výsledku je 0,45) a 10. deň v zostupe (relatívna početnosť 0,86, resp. 0,76; s pravdepodobnosť maxima v ten deň 0,22). V celom cykle a v jeho maxime nebolo nájdené výraznejšie zvýšenie.

4. ZÁVERY

     Výsledky prezentované v predchádzajúcej časti poukazujú na to, že vzťah medzi výskytom protuberancií na Slnku a geomagnetickou aktivitou existuje. Bolo to preukázané nezávisle rôznymi kritériami výberu nulových dní v  MNE v tejto práci a v práci (Dorotovič a Lukáč, 1999).
     Výsledky boli testované určením relatívnej početnosti epoch v určitom rozmedzí dní (6. – 13. deň, resp. 8. – 12. deň po výskyte vysokej protuberancie), ako aj histogramami rozdelenia počtov maxím v jednotlivých epochách pripadajúcich na toto rozmedzie dní. Z tohoto testu vyplýva, že výsledky sú štatisticky významné. Na druhej strane v prípade výberu dní s protuberanciami s výškou 150" a viac nad limbom Slnka sa dajú výsledky považovať za štatisticky menej vierohodné pre malý počet zahrnutých epoch.
     Nedokážeme jednoznačne definovať vzťah medzi výskytom protuberancií a geomagnetickými poruchami, pretože príčinou vzruchu vplývajúceho na geomagnetické pole nie je samotný výskyt protuberancie, ale vysokorýchlostné prúdy slnečného vetra. Nie pri každej vysokej protuberancii je pozorovaný CME s následným vznikom prúdov slnečného vetra. Ďalším zdrojom geomagnetických porúch sú koronálne diery, na okraji ktorých majú pôvod vysokorýchlostné prúdy slnečného vetra. Pri výskyte vysokej protuberancie sa môže, ale nemusí, v blízkosti nachádzať koronálna diera. V mnohých prípadoch je zdrojom geomagnetických porúch zrejme iný prejav slnečnej činnosti ako protuberancia. Konkrétne konfigurácie by bolo možné dokumentovať na základe pozorovaní napr. zo SOHO a TRACE, čo však presahuje rámec tejto práce.
     Napriek tomu možno na záver konštatovať, že pozorovania protuberancií by sa mohli použiť na krátkodobé predpovede geomagnetickej aktivity s dostatočnou relatívnou početnosťou výskytu maxima geoaktivity v určitom rozmedzí dní..

LITERATÚRA

Dorotovič, I. a Lukáč, B.: 1999, Zborník referátov zo 14. Celoštátneho slnečného seminára Stará Lesná 1998, ed. B. Lukáč, SÚH Hurbanovo, 196.
Webb, D.F.: 1992, in Eruptive Solar Flares, eds. Z. Švestka, B. Jackson and M. Machado, Springer Verlag, New York, 234.