Сегодня исследование Солнца становится все более актуальным. Воздействие солнечной активности на климат Земли представляется весьма вероятным, а на целый ряд процессов в околоземном пространстве - бесспорно доказанным. Развитие космической отрасли увеличивает интерес к изучению солнечного климата: необходимо предсказывать поведение Солнца, чтобы вовремя защищать спутники, планетоходы и, самое главное, космонавтов от солнечной радиации. Еще одна причина - пагубное влияние солнечных вспышек на работу электросетей и приборов на Земле. Чтобы сеть не вышла из строя, необходимо ее вовремя отключить, для чего нужно заранее знать о появлении вспышки. Развитие сельского хозяйства так же тесно связано с солнечной активностью. Изучение цикличности солнечной активности имеет большое значение для понимания структуры Солнца и физических процессов, происходящих в нем.
В этой связи активно развиваются методы прогноза солнечной активности и магнитных бурь. Очевидно, что долговременное прогнозирование изменений климата Земли и активности Солнца - фактора, эффективно контролирующего процессы в околоземном пространстве, представляет собой задачу огромной практической важности. Но надёжный и точный долговременный прогноз возможен только при наличии детальной информации об изменениях земного климата в прошлом и их причинах, при понимании сущности процессов, происходящих в атмосфере под действием факторов земного, солнечного и космофизического характера.
Целью настоящей работы является исследование циклов солнечной активности методами цифрового анализа сигналов: быстрого преобразования Фурье, вейвлет-преобразования и преобразования Гильберта-Хуанга.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
• изучить литературу о солнечной активности и цикличности
• изучить методы цифровой обработки данных
• изучить и освоить язык технических расчетов Matlab
• исследовать ряд данных солнечных пятен частотно-временными методами в среде Matlab
• сравнить методы цифрового анализа сигналов между собой, выявить их достоинства и недостатки
В рамках данного исследования были выполнены следующие задачи:
• изучена литература о солнечной активности и цикличности
• изучены методы цифровой обработки данных
• освоен язык технических расчетов Matlab
• исследован ряд данных солнечных пятен частотно-временными методами в среде Matlab
• произведено сравнение частотно-временных методов между собой
Подводя итог частотно-временному анализу циклов солнечной активности,
можно сделать вывод о том, что были обнаружены следующие циклы солнечной активности:
• методом БПФ: 11-летний, 57-летний, 100-летний и 200-летний циклы,
• методом вейвлет-преобразования: 11-летний, 100-летний, 220-летний и 500-летний циклы,
• методом преобразования Гильберта-Хуанга: полугодичный, 1-летний, 2-летний, 5-летний, 11-летний и 22-летний циклы.
Одновременно тремя методами прослеживается только одиннадцатилетний цикл солнечной активности.
Вейвлет-преобразование и преобразование Г ильберта-Хуанга адекватно (дают новую информацию о; корректно; ) исследуют сигнал солнечной активности. Эти преобразования, в отличие от преобразования Фурье, осуществляют не только частотный анализ сигнала, но и временной, что позволяет применять эти методы к нелинейным и нестационарным сигналам. В ходе работы было выявлено, что HHT имеет лучшую разрешающую способность, чем вейвлет-преобразование. Однако вейвлет-анализ регистрирует большие циклы солнечной активности, а HHT нет. Поэтому, нельзя сказать, что один метод сильно преобладает над другим.
