We present results using the AutoClass analysis application available at NASA/Ames Intelligent Systems Div. (2002) which is a Bayesian, finite mixture model classification system developed by Cheeseman and Stutz (1996). We apply this system to Mount Wilson Solar Observatory (MWO) intensity and magnetogram images and classify individual pixels on the solar surface to calculate daily indices that are then correlated with total solar irradiance (TSI) to yield a set of regression coefficients. This approach allows us to model the TSI with a correlation of better than 0.96 for the period 1996 to 2007. These regression coefficients applied to classified pixels on the observed solar surface allow the construction of images of the Sun as it would be seen by TSI measuring instruments like the Solar Bolometric Imager recently flown by Foukal et al., (2004). As a consequence of the very high correlation we achieve in reproducing the TSI record, our approach holds out the possibility of creating an on-going, accurate, independent estimate of TSI variations fromground-based observations which could be used to compare, and identify the sources of disagreement among, TSI observations from the various satellite instruments and to fill in gaps in the satellite record. Further, our spatially-resolved images should assist in characterizing the particular solar surface regions associated with TSI variations. Also, since the particular set of MWO data on which this analysis is based is available on a daily basis back to at least 1985, and on an intermittent basis before then, it will be possible to estimate the TSI emission due to identified solar surface features at several solar minima to constrain the role surface magnetic effects have on long-term trends in solar energy output.
Signature of Extended Solar Cycles as Detected from Ca II K Synoptic Maps of Kodaikanal and Mount Wilson Observatory
近年来,通过观测替代物(主要是极紫外线)研究延长太阳活动周(ESC)的活动又重新兴起。但它们中的大多数仅限于基于太空的时代,仅涵盖大约两个太阳周期。长期的历史数据集值得检查ESC的一致性。Kodaikanal Solar Observatory(KSO)和Mount Wilson Observatory(MWO)分别是1907-2007和1915-1985年两个主要的长期Ca II K数字化分光日像图来源。在这项研究中,我们检测超颗粒边界,通常被称为网络,使用卡林顿地图从KSO和MWO数据集。随后,我们排除了谱斑区域,仅考虑安静太阳(QS),并通过QS网络上的强度阈值来检测小尺度明亮特征。这些特征的垂直密度被我们命名为“网络亮元”(NBE),可以清楚地描绘出存在着重叠的周期,其中向赤道的分支从纬度$\approx 55^{\circ}$开始,大约需要$15\pm1$年才能到达赤道。我们进行了叠加历元分析,以描绘这些延长的周期的相似性。知识,这种赤道病房带的相互作用,为几个周期,可能会提供关键的限制太阳发电机模型。
众所周知,太阳总辐照度和光谱辐照度都受到太阳表面可变磁活动的调制。然而,仍然有分歧的贡献,个别太阳功能的太阳输出的变化,特别是在十年的时间尺度。电离Ca II K线太阳光谱图是这些长期趋势研究的主要资源之一,主要是因为这种测量已经有100多年的历史了。在本文中,我们介绍了一个新的钙II K plage和活跃的网络指数的时间序列,来自近40,000摄影太阳图像的数字化,获得了在60英尺的太阳塔,1915年和1985年之间,作为威尔逊山天文台的监测计划的一部分。我们在这里描述的过程中,我们应用到校准的图像和我们的新定义的指数,这是强烈相关的可见太阳盘的平均分数面积所占据的斑和活跃的网络的属性。我们表明,该指数的长期变化是在一个很好的协议与11年的太阳活动周期的趋势,从每年的国际太阳黑子数系列。我们的时间序列也非常符合类似的指标,从不同的减少相同的数据库和其他\caii K分光日光图长期天气计划,如在Kodaikanal天文台(印度),在萨克拉门托峰(美国)的国家太阳天文台。最后,我们表明,使用适当的代理,它是可能的,以延长这一时间序列的最新,使这一数据集目前可用的最长的钙II K指数系列之一。
Stellar cycle variability in Mount Wilson stars and dynamo models: Rotation rate and dynamo number dependency
The University of Tokyo(东京大学);Research Center for Early Universe, The University of Tokyo(东京大学早期宇宙研究中心);Indian Institute of Technology (Banaras Hindu University)(印度理工学院(贝拿勒斯印度教大学))
Reconstructing solar irradiance from historical Ca II K observations. I. Method and its validation
太阳辐照度变化的知识对于地球气候模型和了解太阳对地球气候的影响至关重要。直接太阳辐照度测量仅在1978年之后才可用。对过去变化的重建通常依赖于太阳黑子数据。这些只提供间接的信息光斑和网络区域,这是决定性的贡献者的时间尺度上的太阳周期和更长的辐照度变化。我们的最终目标是重建过去的太阳辐照度的变化,使用历史的全盘Ca II K观测独立于太阳黑子观测描述光斑的贡献。在这里,我们开发的方法和测试它广泛使用现代CCD为基础的钙II K观测和两个摄影档案进行初步测试。我们采用精心减少和校准钙II K图像从13个数据集,如那些从默东,威尔逊山和罗马天文台。我们将它们转换为无符号磁图,然后将它们作为适应SATIRE模型的输入,以重建1978-2019年期间的TSI变化,其中直接辐照度测量可用。重建TSI分析钙II K档案同意直接TSI测量和现有的重建。该模型还返回良好的结果,不同的带通和低空间分辨率的图像所采取的数据。历史钙II K档案遭受许多不一致的,但我们表明,这些档案仍然可以用来重建TSI与合理的准确性提供的意见是准确的处理。通过使用高质量的Ca II K观测数据重建的太阳无符号磁图作为SATIRE模型的输入,我们可以重建太阳辐照度的变化几乎一样准确,直接记录磁图。
HD 166620: Portrait of a Star Entering a Grand Magnetic Minimum
HD 166620最近被确定为蒙德极小期的候选者,这是基于威尔逊山(Mount Wilson)和Escherk-HIRES近50年的Ca II H & K活动数据(Baum et al. 2022)。这些数据在威尔逊山巡天期间的17年时间尺度上显示出清晰的周期性行为,当后来用Escherk-HIRES行星搜索观测时变得平坦。不幸的是,这两个数据集之间的过渡-因此过渡到候选蒙德最小阶段-包含很少或没有数据。在这里,我们提供了Baum等人(2022)中没有的其他威尔逊山数据以及近30年基线的光度测量,这些数据明确地追踪了从周期活动到长期平坦活动阶段的过渡。我们提出这作为恒星进入一个大的磁性最小值,因此第一个真正的蒙德极小期模拟确凿的证据。我们进一步表明,无论是整体亮度,也不是色球活动水平(S $_{\mathrm{HK}}$测量)是显着低于其活动周期的最小值,这意味着异常低的平均或瞬时活动水平是不是一个很好的诊断或标准,用于识别额外的蒙德极小候选人。然而,S $_{\mathrm{HK}}$的季节内变化在恒星的极小期较低;这可能是该现象的一个有用的症状。
Observing Evolution in the Supergranular Length Scale During Periods of Low Solar Activity
我们提出的初步结果的观测研究的变化的主导长度尺度的安静的太阳辐射:超颗粒。这个长度尺度反映了太阳色球层上部和磁网络边界处的过渡区等离子体中的辐射能量,磁网络边界是太阳内部磁场和对流运动之间无情相互作用的结果。我们表明,净差异约0.5毫米的超颗粒发射长度尺度发生时,比较观测周期22/23和周期23/24最小值。这种规模上的变化在多个空间和地面仪器的数据集中重现,并使用不同的诊断措施。通过对威尔逊山太阳天文台(MWO)Ca II K图像记录的一个子集的分析,我们考虑了多个太阳极小期的超颗粒长度尺度的变化。观测和分析提供了一个诱人的看看太阳活动的情况下,大规模的通量出现,提供洞察时间的“极端”太阳最低和一般的行为,如分相和交叉依赖的光谱辐照度的不同组成部分。考虑到超颗粒尺度的调制在太阳光谱辐照度的变化中以及在进入整个外层大气的质量和能量传输中留下了印记,这项初步调查是了解安静太阳对日光层系统影响的重要一步。
Full-disc Ca II K observations -- a window to past solar magnetism
第一次这样的观测是在1892年,从那时起,世界各地的各个地点都进行了定期观测,其中Kodaikanal,Meudon,Mt Wilson和Coimbra是最突出的几个。到目前为止,来自40多个不同地点的Ca II K观测几乎可以覆盖上个世纪的全部。Ca II K图像提供了关于太阳上的谱斑和网络区域的直接信息,并且通过它们与太阳表面磁场的联系,为研究一个多世纪以来的太阳磁性提供了极好的机会。这使得它们对于重建太阳辐照度和研究太阳对地球气候的影响也非常重要。然而,这些数据也受到许多问题的困扰,这些问题长期以来一直阻碍着它们的分析。如果不妥善解决这些问题,Ca II K数据就无法充分发挥其潜力。在这里,我们首先提供了一个概述,目前已知的钙II K数据档案和来源的不均匀性的数据,讨论现有的处理技术之前,随后由一个概括的主要结果与这些数据到目前为止。
Analysis of full disc Ca II K spectroheliograms. II. Towards an accurate assessment of long-term variations in plage areas
重建过去的辐照度变化需要关于太阳活动的适当数据。最长的直接代理是太阳黑子数,它已被最广泛地用于这一目的。然而,这些数据只提供了太阳黑子表面出现的磁场的信息,而缺少明亮磁特征演化的适当代理,特别是光斑/谱斑和网络。这些信息可以从历史上对Ca II K线的全盘观测中提取出来。我们分析了来自Arcetri,Kodaikanal,McMath-Hulbert,Meudon,Mitaka,Mt Wilson,Schauinsland和Wendelstein天文台的8个数字化摄影档案的100,000多张历史图像,以及来自罗马/PSPT的现代观测档案。分析的数据涵盖1893- 2018年期间。我们首先进行了仔细的光度校准和补偿的中心到肢体的变化,然后分割的图像,以确定plage区域。这一直适用于历史和现代的观察。不同档案的谱带序列基本一致。然而,也有明显的偏差,最有可能暗示数据及其数字化的内在差异。我们发现,准确的图像处理显着减少了在斑面积估计的错误。精确的光度校准还允许对来自不同档案的图像进行精确的斑识别,而不需要任意调整分割参数。最后,通过对不同记录的滩面积序列的比较,找出了它们之间的转换规律。这使我们能够从这里研究的所有数据集中获得一个初步的复合谱区。这是准确评估谱带区域长期变化的第一步。
Atmospheric extinction coefficients in the $\mathrm{I_c}$ band for several major international observatories: Results from the BiSON telescopes, 1984 to 2016
Dynamo Sensitivity in Solar Analogs with 50 Years of Ca II H & K Activity
太阳的磁场活动有一个稳定的11年周期,最为人所知的是在可见的带通中太阳盘面上出现的暗黑子的上升和下降。11年的周期也表现在Ca II H & K线芯的发射变化中,这是由于低色球层的非热(即磁)加热。由于威尔逊山天文台HK光度计(1966-2003年)和洛厄尔天文台太阳-恒星光谱仪(1994年至今)的天气监测,Ca II H & K发射的巨大变化允许研究其他恒星的长期变化模式。重叠测量一组27个附近的太阳模拟(光谱类型G 0-G5)的恒星被用来校准这两个仪器和构建时间序列的磁活动长达50年的长度。对发电机至关重要的精确特性可以从依巴谷、日内瓦-哥本哈根巡天和CHARA干涉测量中获得。使用这些长时间序列和测量的基本属性,我们做了一个比较研究的恒星“双胞胎”,探索恒星发电机的结构,旋转和组成的微小变化的敏感性。我们还将这个样本与太阳进行了比较,并发现太阳周期的定期变化在参数空间中最近的邻居中可能是罕见的。
JW-SSD: A Multimodal Benchmark Dataset for Fine-Grained Sunspot Classification
State Key Laboratory of Solar Activity and Space Weather, NAOC(国家天文台太阳活动与空间天气国家重点实验室);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Space Engineering University(航天工程大学)