太阳活动区的自动识别研究

发布时间：2020-11-17 16:39

　　太阳活动区是太阳爆发活动的重要源区。活动区的快速识别和特征参量提取有助于及时、准确地预报太阳活动。随着众多大型太阳观测设备的投入使用,太阳观测数据急剧增加,手动识别太阳活动区已经不能满足太阳活动预报的及时性需求。实现太阳活动区的自动快速识别已成为太阳活动预报的关键问题和技术基础。针对SDO/HMI高时空分辨率的活动区数据,本文:1.利用数学形态法,自动识别出黑子,并在识别基础上计算得到黑子群的面积和黑子数。将计算得到的黑子群面积和黑子数与NOAA/SWPC发布的活动区相应参量进行比较,发现本文计算结果与SWPC发布数据变化趋势基本一致、相关性较好,其中两者在黑子群面积上的相关系数为0.77,黑子数上的相关系数为0.79。2.在对活动区SHARP数据进行黑子识别的基础上,利用卷积神经网络方法中的Inception V3模型开展了黑子群McIntosh类型的自动识别研究。通过对McIntosh分类中Z、p、c三个分量分别进行分类训练,模型得到Z分量的识别准确率为75.4%;p分量识别的准确率为79.2%;c分量识别的准确率82.2%。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P182.9
【部分图文】：

黑子,地球,后随黑子

图 2.1 黑子近照与地球磁场强度很高。强磁场会抑制太阳内部和外部能量之间的向外传递，因此强磁场浮现到太阳表面后，温度会缓慢下点的形式[14]。所以黑子只是因为温度比背景光球低，在观察黑子（图 2.1）时我们可以看到，一个成熟的黑子中心浅一点，它们分别是黑子的本影和半影。太阳表面温度约区的温度分别在 4200K 和 5680K 左右。常是成群出现的。成熟的典型黑子群由两部分组成，太阳方向相同，西边的黑子总在前面，被称为前导黑子；相应为后随黑子。如图所示，前导和后随黑子的磁场极性相反 S 极），因此它们被称为双极黑子群。从图 2.2 中我们可的黑子群，前导和后随黑子的极性分布是一致的；而南北

太阳黑子群,磁场,黑子

图 2.2 太阳黑子群的磁场代对黑子有较多的记录，但是西方主流观点一直认上不可能有“黑点”。直到 17 世纪初，意大利天文中观测到了黑子，人们才意识到黑子其实是太阳上年起，科学家们开始了对黑子的每日观测记录，自此12]。黑子的常规观测让我们发现了黑子的产生和变化期、黑子的“蝴蝶舞步”等。德国天文爱好者施瓦布根据自己对黑子的长期观测和子数量有一个 11 年左右的变化周期。1848 年，瑞士用黑子相对数（或“沃尔夫数”）来表示日面可见半是R K(1 0g f）

变化曲线,黑子群面积,蝴蝶图,黑子

太阳活动区的自动识别研究[19][21]。其中黑子相对数年均值的极大年和极小年份，被称为太阳活动的极大年（峰年）和极小年（谷年）。太阳活动峰年和相邻的几年被称为太阳活动高年，太阳活动谷年和相邻的几年被称为太阳活动低年。相邻谷年之间的时间段为一个太阳活动周，人们将极小年 1755 年起算的活动周规定为第 1 个太阳活动周。目前太阳活动正处于第 24 周的低年。
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