Belépés a Sheffield Nap Katalógusba: ssc.shef.ac.uk



Sheffield Nap Katalógus (SSC)

Egy új automatikus napfolt katalógus alkotása

N. Gyenge, H. Yu (余海东 ), V. Vu, M. K. Griffiths and R. Erdélyi

 

A napfoltokat, melyeket sötétebb régiónként észlelhetünk a Nap felszínén már a 16. századtól kezdve figyelik meg rendszeresen a csillagászok. Azóta az informatika előrehaladtával a napfolt-észlelés rutinjai forradalmian megváltoztak és a napfolt-észlelések a tudományos mindennapok részei lettek számos csillagászati kutató-intézmény életében, ahol a napkutatás egyik központi céljává vált hosszú távú és homogén napfizikai adatsorok létrehozása. Az évszázadokon keresztül alkalmazott teljesen manuális munkamenetet lassan felváltják automata megoldások, mint például robot távcsövek vagy automatikus alakzatfelismerő algoritmusok alkalmazása. Ettől függetlenül, számos manuális elem még szerves része maradt az észlelések napi feldolgozási folyamatainak.

A Sheffield Nap Katalógus (Sheffield Solar Catalogue - SSC) egy ingyenes és nyílt forráskódú software csomag, amely a Nap felszínén észlelhető alapvetően napfoltokkal kapcsolatos megfigyelt jelenségeketeket dolgozza fel és analizálja. Az SSC projekt áthidalja a nyers feldolgozatlan észlelése és a tudományosan értékes és további kutatásra és publikációra kész adatok közötti meglévő szakadékot. A project valós idejű és teljesen automatikus adatfeldolgozást kínál, amely nagyban segíti a napfizikusok és csillagászok napfoltokkal kapcsolatos kutatásait.

A jelenlegi fejlesztési fázisban, SSC alkalmas folyamatos napfolt katalógus automatikus és kényelmes generálására, fehér fényű és magnetogram észlelések automatikus kiértékelése alapján, amelyeket a Solar Dynamics Observatory (SDO) műhold szolgáltat (Pesnell, W. D. (2015). Solar dynamics observatory (SDO) (pp. 179-196). Springer International Publishing.). A program a jövőben más nap-jelenségek kiértékelésérét is magába foglalja majd, úgy mint például mágneses pórusok, fáklyák vagy korona lyukak esetében.

Az 1. ábra az SSC projekt folyamatábráját szemlélteti. A különböző méretű szürke négyzetek a programcsomag legfontosabb alkotórészeit mutatják be. A forráskódot szét lehet választani különböző rétegekre, amelyet a sárga alapú négyzet szemléltet. A legalsó rétegben az adat-generálás helyezkedik el, amely a nyers észlelések feldolgozásán alapul (ez a réteg úgymond a projekt motorja).

1. ábra Az SSC projekt folyamatábrája. A különböző négyszögek a legfontosabb projekt szegmenseket jelölik.

2. ábra Napfoltok feldolgozása és a kontúrok generálása az SSC alapján. A kék vonalak a napfoltok határát jelölik ki. A bal oldalon a kapcsolódó un. aktív régió fehér fényű észlelésének feldolgozása látható, míg a jobb oldon a mágnes észlelés található ugyanazon aktív régió alapján.

A motor az első lépésben letölti a nyers SDO műhold észleléseket a JSOC online adatbázisból. Ezeket a feldolgozatlan és nyers képeket gyakran korrigálni kell. Ha szükséges, a képeket észak-déli irányba be kell forgatni. A fehér fényű észlelések esetén az un. szélsötétedést is korrigálni kell, hiszen a Napról készült észlelések csaknem mindegyikénél a napkorong közepe jelentősen fényesebbnek látszik még akkor is ha valójában ez nem is igaz. A szükséges elsődleges korrigálások után a program megkezdi a napfoltok konkrét határainak vizsgálatát és annak kijelölését, amely segít elválasztani ezeket a sötétebb régiókat a környezetétől. A HARP (HMI Active Region Patches) adatsor (JSOC szerverről letöltött észlelések) ugyan tartalmazzák a napfoltok széleire vonatkozó információt, azonban ezeket az előzetes, megközelítő és gyakran pontatlan határokat nem lehet még felhasználni nagyobb precizitást kívánó tudományos kutatási célokra. Viszont az SSC motorjának ez egy kitűnő kiindulópontot jelent és nagyban segít megtalálni a valódi, jóval pontosabb határokat. A feldolgozott adatokat részben PDF és PNG fájlok tárolják, amelyeket a 2. Ábra mutat be. A tudományosan értékes eredmények viszont SQL adattáblák tárolják. A motor ezután megkezdi letölteni a következő észleléseket, majd az iteráció és feldolgozási folyamat elölről indul.

A következő réteg maga az adattárolás, amely az eddigi kimentett adatok megőrzéséért felelős. Az 1. Tábla szemlélteti az SQL adattábla néhány sorát. Minden sor egy napfolt legfontosabb információit jeleníti meg, úgy mint például az észlelés időpontját vagy a napfolt koordinátáit különböző koordináta rendszerekben. A jobb oldali utolsó oszlopok a napfoltot felépítő pixelek statisztikáját tartalmazza (lsd. például a pixel értékeket, azok átlagát, minimumát és maximumát).

1. táblázat Az oszlopok a következő sorrendben vannak: az észlelés dátuma, és típusa, a napfolt része (umbra vagy penumbra), az aktív régió száma, a napfolt koordinátái különböző koordináta rendszerekben (9 oszlop), illetve a napfoltot alkotó pixelek statisztikája az utolsó oszlopokban.

Egy teljesen feldolgozott észlelés körülbelül 50 Mb helyet foglal el szerverünkön, amely azt jelenti, hogy 15 Gb-os napi forgalommal számolunk abban az esetben ha 5 percenként dolgozzuk fel a műholdról érkező észleléseket. Évente ez kb. 5 Tb adatforgalmat jelent. Abban az esetben ha 1-perces észlelési felbontásra váltunk, napi 75 Gb és évi kb. 25 Tb adatforgalommal kell számolni, amely újabb kihívások elé állítja az adattárolást. Végezetül, az SSC projekt legfelső rétege az online weboldal, amely egy felhasználóbarát felületet biztosít a generált adatok eléréséhez és online kiértékeléséhez (lásd 3. Ábra). Itt a felhasználók publikációra alkalmas ábrákat tudnak generálnipár kattintással vagy szükség esetén az adatokat is le lehet tölteni, amely alkalmas további mélyebb tudományos analízisek elvégzésére.

Az SSC projekt természetesen folyamatos fejlesztésen esik át és jelenleg a béta-tesztelés fázisában van.

3. ábra Az SSC projekt felhasználóbarát weboldalának egy kimerevített képe.





Magyar Napfizikai Alapítvány

Hungarian Solar Physics Fundation

Last update: 2019 July © Copyright HSPF 2017