Sadržaj poglavlja Kako posmatrati Sunce


Obrada podataka

Određivanje indeksa Sunčeve aktivnosti

Pošto se posmatranjima ne mogu istovremeno i kontinuirano pratiti sve pojave u Sunčevoj atmosferi, najčešće se obuhvata određen broj pojava i one se izražavaju pokazateljima koji se nazivaju indeksi Sunčeve aktivnosti. Njih ima nekoliko desetina, ali se posmatranjem i fotografisanjem u vidljivom delu spektra određuje svega nekoliko indeksa. Najčešće su to: Volfov broj, broj fakula, površina pega i površina fakula.

Određivanje Volfovog broja

Volfov broj je relativni pokazatelj Sunčeve aktivnosti. Izračunava se po formuli:

R = k (10 g + f )
(5)

gde je g - broj grupa pega, f - broj svih pega, a k - koeficijent koji služi za svođenje ličnih posmatranja na sistem posmatranja Međunarodne službe Sunca u Briselu. Do prelaska Međunarodne službe za Sunce iz Ciriha u Brisel (1981. godina) kao posebne grupe računale su se i usamljene pege, pa su za istu situaciju vrednosti Volfovog broja bile veće ili jednake u odnosu na vrednosti koje se dobijaju po novom pravilu.

Vrednost koeficijenta k zavisi od slike Sunca (a ona od astronomskih, atmosferskih i instrumentalnih faktora) i iskustva posmatrača.

Koeficijent k se dobija iz formule:

(6)

gde je Rb - vrednost Volfovog broja prema podacima Međunarodnog centra za Sunce, a R - vrednost Volfovog broja dobijena ličnim posmatranjima. Podaci o Volfovom broju iz Međunarodne službe Sunca u Briselu publikuju se svakog meseca i mogu se naći, na primer, u časopisu Sky & Telescope.

Podaci o Volfovom broju mogu se dobiti i preko Interenta. Međunarodni centar u Briselu svakog meseca publikuje dnevne vrednosti o Volfovom broju.

Koeficijent k - nestabilan tokom vremena i zavisi od intenziteta aktivnosti Sunca. Smanjenju fluktuacije koeficijenta doprinose: korišćenje istog instrumenta za posmatranje, stabilni vremenski uslovi i iskustvo posmatrača.


Određivanje broja fakula

Broj fakula se određuje iz formule:

Rf = 10 fo (7)

gde je fo - ukupan broj fakula.


Određivanje površine pega i fakula

Površina pega može se grubo odrediti pomoću šablona, a preciznije merenjem sa crteža ili fotografije. Šablon služi samo za brzo i orijentaciono određivanje površine pega i to u centralnoj zoni Sunčevog diska. Prečnik šablona mora odgovarati prečniku projekcije diska Sunca. Šablon se fotokopira na paus-papir ili termootpornu foliju. Površina pega se meri tako što se iznad svake pege na crtežu ili fotografiji stavi fotokopiran šablon i poklopi pega na crtežu sa pegom na šablonu iste veličine. Vrednost površine se direktno očitava.

Površina pega i fakula precizno se određuje merenjem, tako što se iznad crteža ili fotografije stavi milimetarski papir i prebroje svi kvadratići koje analizirani detalji pokrivaju. Površina u milionitim delovima površine Sunca se dobija iz formule (34; 53):

(8)

gde je s - očitana površina u mm2, R - poluprečnik Sunca na crtežu ili fotografiji izražen u milimetrima, a p - ugaono rastojanje pege od prividnog centra Sunčevog diska.

Statistička obrada podaka o indeksima Sunčeve aktivnosti svodi se na deskriptivnu analizu (empirijska raspodela, srednje vrednosti, mere varijacije, mere oblika i simetrije raspodele), funkcionalnu analizu i analizu indeksa u toku vremena (trend, cikličnost i fluktuacije). Zbog klimatskih uslova astronomi nikada ne mogu posmatrati Sunce tokom cele godine. Zato je statistička obrada posmatrackog materijala dobijenog licnim posmatranjima uvek skopčana sa problemom selektivnosti materijala. U slučaju velikog broja oblačnih dana, posebno kada su oni neravnomerno raspoređeni u toku godine, odustaje se od statističke obrade ovih podataka. Ako je broj posmatranja veliki, podaci se usrednjavaju na veće vremenske jedinice najbolje na jednu godinu. Usrednjeni podaci se nanose na grafikon. Prate se promene indeksa u toku ciklusa.

Klasifikacija pojava na Suncu


Ciriška klasifikacija pega

Najširu primenu u praksi je stekla Ciriška klasifikacija koju je dao Valdmajer 1938. godine, zasnivajući je na vizuelnim posmatranjima razvoja grupa pega. Klasifikacija ima 9 grupa i sadrži skoro sve stadijume evolutivnog razvoja pega.

A: Vrlo mala pega ili grupa pega koja se prostire na površini ne većoj od 2 do 3 kvadratna stepena. Pore nemaju polusenku i vreme trajanja im je malo.
B: Bipolarna grupa u kojoj pege nemaju polusenku. Velika osa grupe je usmerena u pravcu E-W.
C: Bipolarna pega u kojoj jedna pega ima polusenku.
D: Bipolarna grupa u kojoj veće pege imaju polusenku. Dužina grupe je manja od 10°.
E: Velika bipolarna grupa sa dosta složenom strukturom. Obe glavne pege imaju polusenku. Između njih se nalazi mnoštvo sitnijih pega. Grupa je duža od 10°.
F: Vrlo velika grupa pega sa dosta složenom strukturom. Dužina grupe po pravcu E-W je veća od 15°.
G: Veća bipolarna grupa koja između glavnih pega ne sadrži sitnije. Dužina grupe je veća od 10°.
H: Unipolarna pega sa polusenkom, najčešće kružnog oblika. Prečnik pege je veći od 2 .5°.
J: Unipolarna pega sa polusenkom. Prečnik pege je manji od 2.5°.




Klasifikacija pega po Šaronovu

Ova klasifikacija se ređe koristi. U njoj se razlikuju 4 klase, od kojih se svaka deli na potklase (34; 54, 55).


I klasa: Usamljene pege ili pege okružene većim brojem pora:

Ia - pega sa celim jezgrom i pravilnom polusenkom:
Ib - jezgro pege je razdeljeno na dva ili više delova;
Ic - dvojna pega, pri čemu su i senka i polusenka razdeljeni na dva dela;
Id - kao pod (Ic), ali više od dve pege.


II klasa: Dvopolne grupe; grupa predstavlja skup dve ili više pega i pora obično u obliku niza:

IIa - grupa trougaone konfiguracije, glavna pega usamljena, prate je dve pege, a linija koja ih spaja obrazuje sa osom grupe približno prav ugao;


IIb - višeugaona grupa, glavna pega usamljena, a prateća grupa se sastoji od više pega;


IIc - grupa se sastoji od dve pege, glavne i prateće. Između njih mogu postojati pore;


IId - grupu čini niz od nekoliko većih pega, a najveća pega je pravilna;
IIe - grupa se sastoji od niza pega, od kojih je najveća pravilnog oblika i vodeća je;


IIf - grupa u obliku niza, najveća pega je pravilna i u sredini (prelazni tip ka III klasi);
IIh - usamljena pega iza koje se nalazi niz pora (prelazni tip ka I klasi).


III klasa: Velika grupa u kojoj su sva jezgra obuhvaćena zajedničkom polusenkom; ovo je oblik karakterističan za period maksimuma Sunčeve aktivnosti, vrlo je redak, pripadaju mu najkrupnije grupe za koje je karakteristično da se brzo razvijaju:

IIIa - od zajedničkog centra polusenka se grana obrazujući zvezdastu ili spiralnu formaciju ispunjenu jezgrima;

IIIb - grupa se sastoji od niza približno paralelnih lukova ili traka polusenke sa više jezgara u njima;
IIIc - površina senke je bez grana i traka.


IV klasa: Grupa se sastoji samo od pora i uopšte ne sadrži pege koje imaju polusenku:

IVa - usamljena pora;
IVb - dvostruka pora ili uzan niz pora;
IVc - grupa od dve udaljene pege ili grupica pora;
IVd - niz pora;
IVe - pore razbacane bez ikakvog rasporeda.

Glavna odlika ove klasifikacije je mogućnost jasnog razgraničenja grupa po relativnim razmerama i njihovoj konfiguraciji. Slično kao i Ciriška klasifikacija, i ova ima odlike razvojnosti.

Moguće je porediti pojedine klase u ove dve klasifikacije. Dobijaju se sledeći ekvivalenti (39; 10):

Ciriška
A
B
C
D
E
F
G
H
I
Šaronov
IVa; IVb
IVc
IIh
IIe
IIg
III
IIc1
Ib; Ic
Ia


Klasifikacija fakula

Fakule se klasifikuju u tri osnovne grupe:

Kompaktna fakula. To su fakule vidljive u obliku jedne ili više svetlih površina.

Vlaknasta fakula. Fakula ima vlaknastu strukturu.

Tačkasta fakula. Fakule su u obliku svetlih tačkica.

Vrlo retko na disku Sunca mogu se posmatrati erupcije (bljeskovi). Slične su fakulama, ali znatno sjajnije. Najverovatnije će se videti unutar velikih i složenih grupa pega. Pošto su erupcije kratkotrajna pojava, tokom posmatranja treba odrediti njihov početak i kraj. Za posmatranje erupcija su potrebna patrolna osmatranja tokom cele obdanice. Erupcije se kontinuirano prate na specijalnim solarnim opservatorijama, pomoću tzv. monohromatskih filtera i spektroskopski, a van sistematskog praćenja se posmatraju slučajno prilikom posmatranja pega i fakula.

Nakon primarne klasifikacije pega i fakula, određuju se apsolutne i relativne zastupljenosti pojedinih klasa. Zbog selektivnosti prikupljenih podataka, obrađuju se podaci za jedan mesec ili, još bolje, za jednu godinu. Sređeni podaci mogu se prikazati u obliku histograma (donji crtez). Prate se promene u toku ciklusa.

Relativna raspodela grupa pega prema Ciriskoj klasifikaciji u 21-om
ciklusu Sunceve aktivnosti.
Rezultati dobijeni na osnovu autorovih posmatranja.


Određivanje heliografskih koordinata pega i fakula

Položaj pega i fakula je određen sa dve koordinate:

  • heliografskom širinom (latituda),
  • heliografskom dužinom (longituda).

Latituda se meri od Sunčevog ekvatora ka polovima, pri čemu je pozitivna ka severu, a negativna ka jugu. Izražava se u stepenima i može imati vrednost od 0 do 90°.

Longituda se meri od tzv. Keringtonovog meridijana koji je prolazio kroz centar Sunčevog diska u srednje Griničko podne 1. januara 1854. godine i prolazi kroz Sunčev centar svakih 27.2753 srednjih sunčevih dana. Meri se od ovog meridijana ka zapadu i može imati vrednost od 0 do 360°.

Tačnost određivanja koordinata pega zavisi od vrste analize i primenjenog postupka. Za potrebe statističke analize raspodele pega po širini i dužini dovoljna je tačnost od 0°.5, a za određivanje sopstvenog kretanja pega potrebna je tačnost od 0°.1. Veću tačnost nije moguće postići zbog nemogućnosti preciznog određivanja središta pege.

Pre očitavanja koordinata sa mreže neophodno je dovršiti postupak određivanja dnevnog paralela (započet tokom ucrtavanja), orijentisati crtež i izračunati položajni ugao ose rotacije Sunca (Po), kao i heliografsku širinu i dužinu središta Sunčevog diska (Bo i Lo), u trenutku posmatranja.

Dnevni paralel se određuje na sledeći način (crtez levo):

Kroz ucrtane položaje izabrane pege povlači se prava p. Paralelno njoj povlači se prava l kroz centar kružnice (označava ga trag igle šestara kojom je konstruisana kružnica, ili simetrala dve tetive). Presek prave l i kružnice daje tačke nebeskog istoka (En) i zapada Sunca (Wn).

Pošto se Sunce na ekranu uvek kreće ka zapadu, tačka Wn je uvek u smeru kretanja Sunca. Normala na pravu l kroz centar kružnice daje tačku severnog Nn i južnog Sn nebeskog pola Sunca. Ove tačke treba razlikovati od pravih Sunčevih polova (Ns i Ss). Da ove tačke ne bi zamenile svoje položaje potrebno je tačno orijentisati crtež.

Položaj ose rotacije Sunca i koordinate centra Sunčevog diska mogu se naći u astronomskim efemeridama (časopis Vasiona, Astronomičeskij kalendar). To su, gore već pomenute, veličine:

Po: ugao koji zaklapa osa Sunčeve rotacije sa normalom na dnevni paralel (položajni ugao ose rotacije Sunca),
Bo: latituda središta prividnog Sunčevog diska,
Lo: longituda središta prividnog Sunčevog diska.

Za dati trenutak posmatranja ovi podaci se dobijaju interpolacijom.


Primer 1 (Određivanje Po, Bo i Lo)

Ugao Po se nanosi na crtež od severnog nebeskog Sunčevog pola (Nn) ka istoku ako je pozitivan, a ka zapadu ako je negativan. Treba obratiti pažnju na predznake u efemeridama. Vrednost Po je negativna od početaka januara do početka jula, a pozitivna u ostalom delu godine. Vrednost ugla Bo je pozitivna od početka decembra do početka juna, a negativna u ostalom delu godine. Vrednost ugla Lo je pozitivna tokom cele godine i uvek se smanjuje od 360 do 0°, a njegova dnevna promena iznosi 13°.2.

Presekom prave p1 i kružnice se dobijaju tačke Ns i Ss, koje predstavljaju presek Sunčeve ose rotacije i ivice Sunčevog diska. Normala na ovu pravu u preseku sa kružnicom daje tačke Es i Ws.

Za određivanje heliografskih koordinata najčešće se koriste:

  • Ortografske mreže,

  • Porterov solarni disk.

    Ortografske mreže i Porterov solarni disk koriste se fotokopirani na paus papir ili termootpornu foliju.


    Ortografske mreže

    Najširu primenu u praksi našle su ortografske mreže. Na ovim mrežama meridijani su krive linije koje su svojom konkavnom stranom okrenute ka centru diska. Izuzetak je centralni meridijan, koji je prava linija. Paralele su krive linije koje su konkavnom stranom okrenute ka južnom ili severnom polu u zavisnosti od položaja Sunčeve ose rotacije u odnosu na Zemlju. Kod ekvatorijalne ortografske mreže (Bo = 0) paralele su prave linije.

    Ortografske mreže su označene brojevima od 0 do 7, koji odgovaraju vrednostima Bo u celim stepenima od -7 do +7. Brojem 0 označena je ekvatorijalna ortografska mreža. Dobijenom vrednošću za Bo određuje se broj mreže koja će se koristiti za dati trenutak posmatranja.

    Tačnost ovako dobijenih koordinata kreće se u rasponu od 0°.5 do 2°.5, što zavisi od veličine reprodukcije Sunčevog diska, položaja pege i iskustva posmatrača. Smanjenje tačnosti određivanja heliografskih koordinata kod upotrebe ovih mreža se javlja zbog zaokruživanja vrednosti Bo na ceo broj i očitavanja koordinata interpolacijom.

    Odgovarajuća mreža stavlja se preko crteža. Zatim se centralni meridijan na mreži poklopi sa osom Sunčeve rotacije (prava p1). Heliografska širina b meri se od Sunčevog ekvatora i pozitivna je ka severu, a negativna ka jugu. Heliografska širina b ima očitanu vrednost b.

    Heliografska dužina l se dobija iz formule:

    l = Lo +l
    (9)

    gde je Lo – longituda središta prividnog Sunčevog diska dobijena računskim putem iz efemerida, a l – uglovno rastojanje detalja od centralnog meridijana ortografske mreže.

    Ako je pega istočno od centralnog meridijana (razlikovati ga od Keringtonovog) predznak je (-), a ako je zapadno onda je (+). Ukoliko je vrednost Bo negativna, mreža se na crtežu okreće za 180o i očitavaju koordinate.


    Primer 2 Određivanje koordinata pomoću ortografskih mreza
    Ekvatorijalna ortografska mreža

    U ovom postupku za sve vrednosti ugla Bo koristi se samo ekvatorijalna ortografska mreža (broj 0).

    Poklopi se centralni meridijan mreže sa osom rotacije i očitaju koordinate b i l. Potom se iz tabela u prilozima 2 i 3 izvade popravke Db i Dl.

    Heliografska širina b se dobija iz jednačine:

    b = b + Db
    (10)

    gde je b - rastojanje pege od ekvatora očitano sa mreže, a Db se dobija iz formule:

    D b = Bo cos l
    (11)

    gde je Bo – latituda središta prividnog Sunčevog diska dobijena računskim putem iz efemerida, a l – uglovno rastojanje detalja od centralnog meridijana ortografske mreže.

    Heliografska dužina l se dobija iz jednačine:

    l = Lo + l '
    (12)

    gde je Lo - longituda središta prividnog Sunčevog diska dobijena računskim putem iz efemerida, a l ' se dobija iz formule:

    l ' = l + Dl
    (13)

    gde je l uglovno rastojanje detalja od centalnog meridijana, a Dl je popravka heliografske dužine koja se dobija iz formule:

    Dl = Bo sin l tgb
    (14)

    U formuli (11) Db ima znak Bo, a u formuli (14) Dl ima znak proizvoda b.

    Popravke Db i Dlmogu se odrediti i dvostrukom interpolacijom iz tabela 2 i 3. Veličina Db se nalazi po argumentima Bo i l iz tabele 2; veličina Dl se nalazi iz tabele 3 po b i A (A se nalazi iz tabele 2, po Bo i 90° - l).


    Primer 3
    Porterov solarni disk

    Porterov solarni disk je podeljen na kvadrate i koncentrične krugove sa centrom u sredini diska. Na severnoj i južnoj strani je naneta ugaona podela od 0 do 28°. Uglovi su ka severu pozitivni, a ka jugu negativni. Podela kvadrata i krugova ima vrednost 0°.1.

    Porterov disk se stavi preko crteža pripremljenog za obradu i poklope strane sveta na crtežu i disku. Ako je Po za dotični mesec pozitivno, crtež se rotira za taj ugao u smeru suprotnom kretanju kazaljke na satu. Ako je Po negativno onda crtež rotiramo u smeru kazaljke na satu.

    Položaj pege se određuje duž vertikalne (Y koordinata) i horizontalne ose (X koordinata). X je pozitivno zapadno od meridijana, a negativno ka istoku. Y je pozitivno na severu, a na jugu negativno. Koncentrični krugovi služe za određivanje udaljenosti pege od središta diska.

    Pošto se sa crteža odredi X, Y i d širina pege se određuje po formuli:

    sin b=Y + korekcija
    (15)

    gde je B - širina pege, a korekcija se uzima iz tabele. Korekcija ima predznak Bo.

    Heliografska dužina (l) se dobija iz formule:

    l = l + Lo
    (16)

    gde je Lo dobijeno iz efemerida, a l se dobija iz formule:

    sin l = X sec b
    (17)

    gde se sec b i sin l računaju ili uzimaju iz tablica, a X je već određeno sa crteža.


    Primer 4

    Heliografske koordinate pega i fakula se usrednjavaju po poluloptama. Zbog selektivnosti materijala usrednjavaju se na jedan mesec ili jednu godinu. Koordinate pega nanete na grafik u dužem nizu godina ukazuju na smanjenje srednje heliografske širine u toku ciklusa. Srednja širina grupa pega u toku vremena može se prikazati grafikonom.


    Analiza aktivnosti Sunca

    Dinamika aktivnosti Sunca se prati statističkom analizom podataka (npr. Volfovog broja) dobijenih posmatranjem. Najbolje je vrednosti po kazatelja aktivnosti naneti na grafikon (slika dole). Na mesečne i godišnje grafikone se nanose dnevne vrednosti, a na višegodišnje grafikone srednjemesečne ili srednjegodišnje. Da bi se smanjile fluktuacije, korisno je grafik uravnati nekom od statističkih metoda. Najčešće se koristi metod pokretnih proseka. Na grafikonu se jasno mogu videti cikličnost aktivnosti, izdvojiti epohe minimuma i maksimuma, izračunati trajanje i intenzitet aktivnosti ciklusa, međusobno porediti vrednosti i promene pojedinih indeksa aktivnosti.

    Godišnje vrednosti Volfovog broja u 21-om ciklusu aktivnosti.

    Posmatranje pomračenja Sunca