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. 1a.
Obr. 1b.
Obr. 1c.
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. 2a.
Obr. 2b.
Obr. 2c.
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.