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Métodos para la Medición de Parámetros temporales de las CMEs

Introducción

Durante periodos de gran actividad solar, muchas de las anomalías presentes en la corona solar han de producir Eyecciones de Masa Coronal (CME en inglés) que son, en estricto rigor, cúmulos de material solar despedidos al espacio. Este material, constituído principalmente de iones de Helio, ³He++/4He++, H/O y materiales pesados (Fe, Ni, C, etc) (Gloeckler, G.,1999) ha de generar en variadas oportunidades HALOS, que se desplazan desde el sol a los alrededores del sistema solar interior e incluso hasta más allá de la órbita de Saturno y que han de producir cambios trascendentales en las respectivas atmósferas planetarias. En el caso particular del planeta Tierra, el arrivo de las CMEs ha de desencadenar importantes variaciones en los parámetros normales de la ionosfera y magnetosfera, por lo que su observación y estudio es una actividad recurrente para determinar la evolución de diversos mecanismos que pueden, eventualmente, ser afectados por este fenómeno solar, tales como la propagación de ondas de radio, comunicación satelital, navegación aérea, e incluso el bio-balance de organismos vivientes. Esta primera parte del presente trabajo tiene por objetivo la presentación de modelos matemático-gráficos para la cuantificación del desplazamiento y velocidad de una eyección de masa coronal.

Modelo Matemático para la evaluación de los tiempos de arrivo de CMEs.

Una forma bastante fácil de obtener los parámetros de cinemáticos de una CME es obteniendo la información de algunos servidores dedicados disponibles en la Web. La mayoría de éllos nos dan parámetros de movimiento y velocidad de las eyecciones, además de las fechas  y tiempos de detección. Esto nos puede resultar bastante oportuno, porque a través de los modelos matemáticos usuales de la mecánica clásica podemos PREDECIR comportamientos con bastante precisión. Una de estas variables es el TIEMPO de recorrido de CMEs, y con éllo los tiempos de arrivo estimados de las eyecciones.

Un excelente servidor que proporciona datos cinemáticos de las CMEs es el software CACTus.

http://sidc.oma.be/cactus/

Este es un detector automático de CMEs confeccionado por el Solar Influences Data Análisis Center  dependiente del Observatorio Real de Bélgica. Este sistema automático realiza las observaciones sobre las imágenes proporcionadas por SOHO/LASCO. El software proporciona una lista con las CMEs detectadas y sus principales variables, tales como ángulo, velocidad, fecha de registro, aceleración y variación de velocidad promedio. También proporciona un esquema gráfico (chart) con los registros de CMEs.

Esquema Gráfico de detección de CMEs

Información Proporcionada por CACTus

CACTus provee una tabulación diaria con los datos de las CMEs registradas en las imágenes:

http://sidc.oma.be/cactus/out/latestCMEs.html

Registro tabulado de CMEs

Donde:

t0 Tiempo de registro inicial (fecha y hora)
dt0 Duración de la observación
pa Ángulo principal (dirección de la CME)
da Tamaño de la CME (en grados)
v Velocidad media (km/s)
dv Variación de velocidad (sigma dV)
minv Velocidad mínima de la CME
maxv Velocidad máxima de la CME
Halo? Si la CME posee un ángulo de expansión >90°;

Con el propósito de simplificar los cálculos, los valores de nuestro interés son:

– velocidad (v)

– variación interna de la masa eyectada (dv)

– El dato inicial es la fecha y hora de detección

El tiempo de recorrido de la CME queda determinado por el modelo matemático:

Ecuación (1)

Donde d es la distancia Tierra-Sol, equivalente a una unidad astronómica (1UA=149.597.870 kms), v es la velocidad y dv, la variación sigma de velocidad. El resultado queda definido en Horas (Hr). Finalmente, la cantidad de horas obtenida es sumada a la fecha de registro inicial (t0), obteniendo el tiempo de arrivo. Una excelente idea es ordenar los datos y modelar las ecuaciones en una planilla Excel:

Herramienta de cálculo de tiempos de arrivo de CMEs en M-Excel

Modelo Gráfico para la obtención de los tiempo de Arrivo de CMEs

Otra forma bastante útil y precisa de obtener los tiempos de arrivo de CMEs es mediante una carta de itinerario. Esta gráfica muestra el tiempo REAL de arrivo de una eyección, cuya pendiente responde a una función cuadrática.

Gráfica velocidad/tiempo para CMEs

Este método aniquila los errores que podrían aparecer por la linealización propuesta en la ecuación (1). Una buena idea es ampliar a escala este gráfico (manteniendo las proporciones rigurosamente) e imprimirlo en una hoja de papel cuadriculada. La precisión que ofrece es infalible, con errores marginales.

Conclusiones y reflexiones finales

La medición cinemática de las CMEs es un factor crucial para determinar las posibles conductas que podría seguir el sistema atmosférica terrestre.  El monitoreo puede, eventualmente dar la posibilidad de tener una PREDICCION de las variables, como el tiempo estimado de arrivo. Con esto se establecen los cimientos de una forma simplificada de observación de las condiciones climáticas espaciales, que podría, con dedicación, abrir una nueva doctrina de la astronomía amateur.

Referencias

About CACTus – (SIDC):  http://sidc.oma.be/cactus/about/paper.pdf  

Automatic Detection and Classification of Coronal Mass Ejections –  Ming Qu1, Frank Y. Shih

Automated detection of CMEs – D. Berghmans1 http://www.sidc.be/publications/docs/Berghmans2002_SP506_b.pdf

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Categorías:Uncategorized
  1. Astro
    9 abril 2010 a las 6:39 PM

    Saludos

    Lo prometido. Mis disculpas por la tardanza.
    Dejo esta interesante herramienta a disposición.

    Un abrazo

  2. cesar
    9 abril 2010 a las 7:05 PM

    Gracias!!

  3. Pau
    9 abril 2010 a las 7:32 PM

    Se agradece la buena disposición y el tiempo que empleas en enseñarnos a los que no sabemos muchoo ..!! saludos

  4. Ana
    9 abril 2010 a las 7:51 PM

    Excelente!!!!! a trabajar entonces…….gracias Astro

  5. KI
    9 abril 2010 a las 8:14 PM

    wuauuu! hoy día te quiero otro poquitito!! xd

  6. Shirley Martinez
    9 abril 2010 a las 9:48 PM

    Muchas gracias ASTRO ahora si, esta noche llegare a estudiar esto a casita. Un abrazo para todos y buen fin de semana¡¡¡¡

  7. 9 abril 2010 a las 10:23 PM

    Estupendo ASTRO, un buen trabajo que nos sirve a todos para analizar con mayores y mejores datos las CME. Solo una cuestión, cuando pones en la explicación de las letras de la ecuación ‘1’ lo de la variación de sigma velocidad, creo que deberías indicar que se trata de un sumatorio lineal de las velocidades obtnidas en tiempos establecidos y a la cual se le hace la típica media. Luego, por lo que veo en la gráfica, usan una ecuación logarítimica para anular esas tendencias lineales resultantes del sigma ¿verdad? (ojo, que podría ser una exponencial según distancias de toma de datos). Es para hacer el excel con los datos que se obtengan.

    En fin, que no me enrollo más y agradecerte los datos que has puesto Astro.

    Saludos.
    JULIUS

    P.D.: por cierto, quiero consultarte un par de cosas con respecto a una investigación que estamos llevando a cabo. Pero desconozco tu correo -el mio está en el blog, en la cabecera-. Dime algo, amigo Astro. Gracias.

    • Astro
      11 abril 2010 a las 4:15 AM

      Saludos JULIUS

      Así es, la gráfica presenta una función compleja, que podría resultar un tanto tediosa para obtener los datos numéricos. Pero la linealización que propongo ha resultado bastante confiable. Le estamos atribuyendo un 85% de precisión.

      Creo que intuyo a que tipo de investigación te refieres. Estaré en contacto con vosotros a la brevedad. Dale mis recuerdos a Jorge si aún mantienes contacto con él.

      Saludos amigo, un honor leerte en este humilde blog

  8. 9 abril 2010 a las 11:21 PM

    Gracias Astro, estupendo trabajo. Con esto podemos sacar cada uno los datos de CMes y contrastarlos.

    Denuevo gracias por dedicar tu tiempo a enseñarnos y sacarnos de la ignorancia.

    Bendiciones para ti.

  9. drakuhs
    10 abril 2010 a las 1:20 AM

    gracias!!😀 …
    ahora a cuadrar..

  10. drakuhs
    10 abril 2010 a las 1:22 AM

    amigo astro…
    aunq debieras tomar examen haber si aprendimos bien..
    podría ser asi como tirar unos datos y ver si nos cuadró a todos por igual..

  11. KI
    10 abril 2010 a las 3:19 AM

    Una preguntita….
    La velocidad a ocupar en la fórmula es V media? o se ocupa la velocidad máx?

    • Astro
      11 abril 2010 a las 4:21 AM

      Estimada KI

      La velocidad que debes ocupar es la v media.

      Saludos

  12. KI
    10 abril 2010 a las 3:21 AM

    Está bien la formula, la probé con los datos que uso Astro en las Cmes del 30/3/2010 06:30.
    Solo que entre ocupar la velocidad media y la maxima de “cactus” pueden haber hasta 3 días de diferencia de arrivo.

    • drakuhs
      10 abril 2010 a las 3:51 AM

      cual es la velocidad q se utiliza entonces…???? me dejaste perdida

      • 11 abril 2010 a las 11:59 AM

        Si me permites, hay una solución que es la de estableciendo los límites max y min, puedes sacar la media ponderada horaria de esos datos, una vez la obtengas, sacas la media de los límites y haces una matriz de X datos en paralelo para hacerles el sumatorio final y sacar la media geométrica.

        Con esto, habrás eliminado o reducido al máximo el porcentaje de error, dependiendo,claro está en la cantidad de parámetros que tengas en la matriz.

        O eso o le calculas la derivada de Gauss…

        Saludetes.
        JULIUS

        • KI
          11 abril 2010 a las 3:13 PM

          oka averiguo como caracolitos hago eso y les cuento.

  13. KI
    10 abril 2010 a las 3:50 AM

    Veamos si apruebo el examen.

    CME 08/04/10 02:30 *(halo)
    – con Vmedia T’ de arrivo 14/4/10 00:30UTC
    – con V max T’ de arrivo 11/04/10 19:30UTC

    CME 08/04/10 04:54
    – con Vmedia T’ de arrivo 13/4/10 22:54 UTC
    – con V max T’ de arrivo 13/04/10 17:54 UTC

    CME 08/04/10 04:54
    – con Vmedia T’ de arrivo 17/4/10 10:54 UTC
    – con V max T’ de arrivo 17/04/10 14:54 UTC

    Agrego esta noticia importante: (aunque predicen otra hora de arrivo :()
    PRESTO FROM SIDC – RWC BELGIUM Fri Apr 9 2010, 1150 UT

    Solar activity is expected to be very low for the next 48 hours. The long duration B3.7 flare of April 8, peaking at 03:25 UT was associated with a halo CME. Observations gathered from the STEREO spacecrafts and SOHO suggest that this CME is Earth-directed. We expect therefore a possible significant impact on geomagnetic conditions either on late April 10 (saturday) or more likely on April 11 (sunday). Minor storm with possibly major storm periods are possible.

    • KI
      11 abril 2010 a las 2:55 PM

      qie mal😦 la CME arrivó recien a las 13:25 utc, muy lenta la velocidad media!!

  14. KI
    11 abril 2010 a las 4:48 AM

    Astro :Estimada KI
    La velocidad que debes ocupar es la v media.
    Saludos

    Super grx

  15. Astro
    11 abril 2010 a las 5:16 AM

    Supongo que ya tienes confeccionada la planilla?
    Cuando desees hacemos un cross-check de la información.
    Tengo una herramienta que podría hacer los cálculos más precisos.

    Saludos

    • drakuhs
      11 abril 2010 a las 2:32 PM

      yo tengo la planilla hecha y por si las moscas imprimí tbn el ultimo cuadrito…aunq con ese me he declarado incompetente… ¬¬

  16. KI
    11 abril 2010 a las 5:32 AM

    Sip ya está lista para ingresar datos y la probé con datos que posteaste con tu planilla con eventos anteriores y son correctos.

    De hecho un par de comentarios mas arriba puse los resultados que me arrojan las 3 explosiones del 8 de abril, pero ocupe ambas velocidades. Me hizo dudar que informaran que llegara hoy en la madrugada.

    Además ayer 10 de abril se registraron dos ambas con altas velocidades, y hoy 11 a las 00:00 hubo otra (está registrada pero sin análisis aún)

    Me falta saber las distancias sol-tierra, que por tu planilla vi que varías seguramente por nuestra traslación y disernir cuando una CME es eyectada a la tierra. Esto último supongo que si la informan en catus es por que sí son dirigidas a la tierra no?

  17. Astro
    11 abril 2010 a las 5:48 AM

    El detector CACTus detecta todas las CMEs, independiente si éllas están dirigidas o no a la Tierra.
    He enviado a tu correo el archivo con las actuales distancias sol-tierra. A ver si en un nuevo artículo explico como se puede obtener este dato con par de maniobras matemáticas.

    Saludos

    • 11 abril 2010 a las 12:07 PM

      Hola ASTRO, un placer entrar en tu “peasso” de blog, instructivo a más no poder.

      Hoy he estado haciendo unos cálculos acerca de la relación sunstorm-seismos y he comprobado lo siguiente (si me permites):

      1.- Cuando una tormenta solar o CME llega a la Tierra y su carga es ‘Sur’ magnéticamente hablando (por los Ev), se producen seismos de mayor grado que el ‘usual’ (si así podemos llamarlo).

      2.- Mirando en el CSEM de sismografía, he comprobado que desde el 1 de enero hasta hoy han habido 300 seismo de mag. >4 a 10 kms de profundidad y 400 en el hemisferio sur con los mismos parámetros. Luego, con las mismas fechas, he mirado los de misma magnitud (>4 max 8) y a una profundidad que llegase a la astenosfera (100 a 240 kms prof), habiendo habido 100 seismos en el norte y 162 en el sur.

      ¿Relación?, del 25% en el primer caso y del 62% en el segundo… ahora, ¿cual ha sido la incidencia de CMS desde el 1 de enero hasta hoy?… estoy en ello pero comienzan a coincidir sospechosamente…

      Saludos.
      JULIUS

      • Astro
        11 abril 2010 a las 2:56 PM

        Excelente amigo Julius

        Bueno, la primera observación es totalmente correcta. De ahí que la mayoría de los monitores geomagnéticos le dan tanta importancia a esta dirección, especialmente sobre vector Bz. En otras palabras, cuando el vector Bz está apuntando al sur, indica que hay perturbaciones geomagnéticas, que podrían ser causal de movimientos sísmicos. Es ocurre especialmente cuando un chorro de plasma de sobrevelocidad o una CME le da con fuerza a la magnetosfera.

        Gracias por visitar este humilde blog. Eres un Crack

        Saludos

    • drakuhs
      11 abril 2010 a las 2:16 PM

      yo tbn kiero ese dato estimado astro..distancia sol-tierra..porfa

  18. KI
    11 abril 2010 a las 6:16 AM

    Muchas gracias. Correo contestado.

  19. KI
    11 abril 2010 a las 6:30 AM

    Muchas gracias, contesté correo. :S

  20. KI
    11 abril 2010 a las 3:09 PM

    Para los siguientes datos:
    cmenr 9
    t0 08/04/2010 2:30
    dt0 10
    pa 70
    da 120
    v 188
    dv 104

    minv 120
    maxv 467

    El resultado es este para esa velocidad, la formula está probada con datos anteriores. Los medios informaron 10-12 abril, que hice mal? o es el dato V y Dv?
    CME 08/04/10 02:30 *(halo)
    – con Vmedia T’ de arrivo 14/4/10 00:30UTC

  21. 12 abril 2010 a las 7:25 AM

    Buenoas dias Astro:

    iros preparando porque ha habido otro petardazo:

    http://www.swpc.noaa.gov/rt_plots/kp_3d.html

    Mirad la componente Bz sur (roja):

    http://www2.nict.go.jp/y/y223/simulation/realtime/

    Tiene más picos que la norte (verde).

    A ver que pasa…dentro de 28 horas.

    Saludos.
    JULIUS

  22. Astro
    12 abril 2010 a las 11:53 AM

    Hostias Julius!

    Bien, gracias por el reporte. Vamos a estar pendientes al monitoreo.
    Menudo “mínimo” eh?

    Saludos

  23. 12 abril 2010 a las 12:31 PM

    Jajaja… pues si, pero en realidad es bastante menos de lo que puede verse en comparación a los anteriores ciclos.

    Te he enviado un correo que te va a interesar.

    Saludos.
    JULIUS

  24. 12 abril 2010 a las 12:38 PM

    Te adjunto el enlace al listado que he colgado en mi otra web, para descarga sin problemas y directa. Es el listado de manchas solares por año desde el 1965 hasta 2010. Los máximos son las líneas azuladas.

    ENLACE: http://mysterybcn.jimdo.com/app/download/1725106614/4bc313e4/50ec85e2140f92d02319d1358c857249ee9265cc/MANCHAS+SOLARES+POR+MES+Y+A%C3%91O+1965+AL+2009.pdf

    Saludos.
    JULIUS

    • Astro
      12 abril 2010 a las 12:54 PM

      Perfecto Julius

      Gracias por el regalo (ya lo estoy buceando).
      Vaya, excelente servidor MysteryBCN amigo.
      Creo que podré constrastar algunos datos tuyos con los mios.

      Nuvamente gracias amigo
      Estamos en contacto
      Saludos Cordiales

    • Astro
      12 abril 2010 a las 12:59 PM

      Creo que en alguna parte tengo un análisis que realicé sobre el fenómeno de TromsØ.
      Apenas lo encuentre lo envío.

      Saludos

  25. 12 abril 2010 a las 7:36 PM

    Estupendo Astro, y eso que aún no lo terminé… siempre voy liado con mil cosas y encima el tabajo.

    Abrazo.
    JULIUS

  26. angie
    21 abril 2010 a las 7:14 PM

    5.9
    Date-Time Wednesday, April 21, 2010 at 17:20:29 UTC
    Thursday, April 22, 2010 at 06:20:29 AM at epicenter
    Time of Earthquake in other Time Zones

    Location 15.109°S, 173.256°W
    Depth 35 km (21.7 miles) set by location program
    Region TONGA
    Distances 105 km (65 miles) NNE of Hihifo, Tonga
    215 km (135 miles) SW of APIA, Samoa
    700 km (435 miles) NNE of NUKU’ALOFA, Tonga
    2685 km (1670 miles) NNE of Auckland, New Zealand

  27. qeoevtrlyv
    29 abril 2010 a las 2:21 AM

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