Лабораторная работа № 9

ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ.

 

Цель работы:

- Вычисление спектров солнечной активности,

- Сравнение спектров солнечной активности за различные периоды,

- Построение графиков изменения амплитудных оценок различных гармоник спектров за исследуемый период.

Исследование солнечной активности относится к перечню задач, которым длительное время уделяют внимание специалисты из разных областей науки. Предметом исследования являются данные временных рядов, так называемые числа Вольфа, регистрация которых известна с 1700 года по настоящее время. Цель проводимых исследований - выявление влияния солнечной активности на целый ряд земных процессов, например: эпидемии болезней, урожайность сельхозкультур, стихийные бедствия, изменения в обществе и другие. В настоящей и последующей работе рассматриваются вопросы начального изучения этой проблемы.

Систематизацией наблюдений за солнечными пятнами впервые занялся Цюрихский астроном Р. Вольф. Им, в частности, и предложена формула для ежемесячной оценки солнечной активности:

W=k×(10×g+f),

где  W - число Вольфа;

    g - число групп и отдельных пятен на Солнце;

     f - число пятен в группах и отдельно;

     k - поправочный коэффициент, учитывающий характеристики измерительных приборов.

В приложении 1 представлены ежемесячные наблюдения значений чисел Вольфа за период с 1700 по 1984 год. Известно, что периодичность изменения солнечной активности близка к 11,2 года и составляет 134 месяца, следовательно, в приложении 1 представлены данные о 24 периодах солнечной активности. В общем случае исследование солнечной активности преследует различные цели, причем изучается как спектр сигналов целиком, так и его отдельные гармоники. Перечень гармоник определяется условиями задачи. В настоящей работе, учитывая лишь ее учебно-познавательную значимость, а так же специфику применения БПФ в системе MathCAD, принимаются следующие допущения:

-перечень гармоник выбирается произвольно, например с периодами три, четыре, шесть и двенадцать месяцев;

-при расчете спектров использовать данные за первые 128 месяцев каждого периода, т.е. данные усечены на 6 замеров.

Контрольные вопросы:

1. Как можно определить периодичность данных временного ряда солнечной активности?

2. Для чего может быть необходимо знание периодичности солнечной активности?

 

Упражнение 9.

 

1. На выборке из 400 отсчетов, взятых из таблицы приложения 1, рассчитать автокорреляционную функцию и определить интервал корреляции данных. Сравнить полученный интервал корреляции с величиной периода солнечной активности - 134 месяца (этот пункт не обязателен для студентов специальности КЗОИ).

2. Рассчитать спектры солнечной активности по 24 периодам с использованием данных таблицы приложения 1.

3. Построить по 24 точкам графики изменения амплитудных оценок гармоник с периодами 3, 4, 6 и 12 месяцев.

4. Результаты проанализировать.

Рекомендации:

- при выполнении упражнения 9 целесообразно разделить количество исследуемых периодов солнечной активности равномерно по числу исполнителей;

- рассчитанные спектры солнечной активности оформить в виде отдельных внешних файлов для дальнейшего общего исследования.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10