5Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current _Challenges, Innovations and Prospects
МЕТОДИКА ВЫДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦ СУПЕРГРАНУЛ НА СНИМКАХ КИТАЙСКОЙ КОСМИЧЕСКОЙ ОБСЕРВАТОРИИ ASO-S
Е. П. Миненко, Н. В. Карачик
Астрономический Институт АН РУз. Узбекистан.
ASO-S (Advanced Space-based Solar Observatory) - первая комплексная китайская передовая космическая солнечная обсерватория [2], успешно запущенная 8 октября 2022 года с космодрома Цзюцюань, Китай. На рисунке 1 представлено фото обсерватории, сделанное после выхода космической обсерватории на орбиту. К основным научным целям ASO-S относятся изучение солнечного магнитного поля и два самых сильных вида извержений на Солнце — солнечных вспышек и корональных выбросов массы (КВМ). Другими словами обсерватория призвана наблюдать и изучать их формирование, эволюцию, взаимодействие и взаимное влияние.
Рисунок 1. Вид китайской солнечной обсерватории ASO-S из космоса
Для реализации этих научных целей ASO-S использует три инструмента на своем борту:
- векторный магнитограф полного диска (FMG - Full disc vector MagnetoGraph) для измерения векторного магнитного поля полного диска;
- устройство для формирования изображения жесткого рентгеновского излучения (HXI - Hard X-ray Imager) для наблюдения нетепловых сигналов от -30 до 200 кэВ, излучаемых энергичными электронами;
May 15, 2024
140
Uchinchi renessans yosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
- и солнечный телескоп Лайман-а (LST - Lyman-a Solar Telescope) для наблюдения как солнечного диска, так и внутренней короны на расстоянии до 2,5 солнечных радиусов в Лайман-а и видимом свете.
Уникальное сочетание инструментов на борту позволяет одновременно наблюдать векторное магнитное поле Солнца, отображать спектроскопию при высоких энергиях солнечных вспышек, формирование и эволюцию солнечных вспышек и КВМ на диске и во внутренней короне. Это не только продвинет понимание основной физики солнечных извержений, но и поможет улучшить возможности прогнозирования космической погоды.
В данной работе мы представляем методику выделения границ супергранул на снимках с солнечного телескопа Лайман-а (LST) на борту обсерватории ASO-S[3]. На рисунке 2 представлен пример такого снимка. Как видно из рисунка на солнечном диске хорошо различима хромосферная сетка, состоящая из линий, окружающих супергрануляционные ячейки, и покрывающая всю поверхность. Хромосферная сетка является связующим звеном между короиальными магнитными структурами и их фотосферными основаниями, т.е. образуют переход от фотосферных силовых трубок к корональным петлям и открытым силовым линиям. Изучение эволюции, динамики и взаимосвязи ячеек хромосферной сетки с другими образованиями солнечной атмосферы (например, корональными дырами, активными областями, протуберанцами, корональными яркими точками и др.) является актуальной и важной задачей солнечной физики. Но для решения этих задач, прежде всего, необходимо разработать независимый от наблюдателя надежный алгоритм определения границ супергранул.
Разработанная нами методика основана на таком методе сегментации изображений как watershed или водораздел. Коротко суть метода водораздела можно объяснить следующим образом. Предлагается рассматривать изображение как некоторую карту местности, где значения яркостей
Рисунок I Пример изображения LST 'ASO-S за 27 мая 2023 года с выделенными границами хромосферной сетки
May 15, 2024
141
Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current
Cha'Les.hnnoeon.and^en
представляют собой значения высот относительно некоторого уровня. Если эту местность заполнять водой, тогда образуются бассейны. При дальнейшем заполнении водой, эти бассейны объединяются. Места объединения этих бассейнов отмечаются как линии водораздела. Метод водораздела является одним из наиболее эффективных методов сегментации изображений.
Реализованная нами процедура выделения границ супергранул состоит из следующих последовательных этапов:
Вычитание из исходного изображения сглаженного фильтром размером 100 пикселей для удаления глобальных изменений фона на диске; Формирование бинарного изображения; - Применение функции MORPHCLOSE к полученному изображению для формирования более замкнутой структуры хромосферной сетки; Сегментация полученного изображения с помощью функции WATERSHED.
Разработанный алгоритм реализован в среде программирования IDL[1] в программе plot_granulCh.pro. С помощью данной программы были обработаны 40 цифровых снимков телескопа LST в линии Лайман-а за период с мая 2023 года по январь 2024 года.
На рисунке 3 представлен пример изображения с выделенными с помощью разработанной нами методики границ хромосферной сетки. Как видно из рисунка, разработанная нами программа достаточно точно обрисовывает границы супергрануляционных ячеек.
В дальнейшем мы планируем применять данную программу для исследования вариаций размера супергранул в зависимости от напряженности окружающего магнитного поля, фазы цикла солнечной активности, исследования особенностей супергранул внутри корональных дыр и вблизи комплексов солнечной активности, а также особенностей локализации корональных ярких точек двух типов относительно границ супергранул.
REFERENCES
1. Galloy M. Modern IDL: A Guide to IDL Programming // Boulder, Colorado, 2015.
2. Gan, W.Q., Zhu. C., Deng, Y.Y., Zhang, Z., Chen, B., Huang, Y., Deng, L., Wu, H.Y., Zhang, H.Y., Li, H., Su, Y., Su, J.T., Feng, L., Wu, J., et al.: The Advanced Space-Based Solar Observatory (ASO-S), 2023, Solar Physics, 298, 68.
3. Li, H., Chen, B., Feng, L., Li, Y., Huang, Y., et al: The Lyman-alpha Solar Telescope (LST) for the ASO-S Mission I. Scientific Objectives and Overview: 2019, Research in Astronomy and Astrophysics, 19, 158.
May 15, 2024
142
