Oprogramowanie do analizy obrazu przewidzi wybuchy na Słońcu
Naukowcy z USA stworzyli system analizy aktywności Słońca, oparty na programach do analizy obrazu i technice stosowanej przy wykrywaniu raka piersi. Umożliwi on przewidywanie rozbłysków słonecznych, które mogą spowodować szkody na Ziemi – poinformował New Scientist.
Rozbłyski słoneczne, które nastąpiły w okresie ostatnich dwóch dekad i burze magnetyczne spowodowały szkody w infrastrukturze technicznej na Ziemi. Niosą one bowiem ze sobą promieniowanie rentgenowskie, gamma oraz nadfioletowe, co powoduje nie tylko przerwy w komunikacji, ale także niszczy sieć elektryczną, telekomunikacyjną oraz uszkadza satelity na wszystkich orbitach. Utrudnia też wystrzelenia statków kosmicznych i satelitów. Koronowe emisje masy (CME), powodujące silne zaburzenia magnetyczne, mogą uszkodzić nawet systemy elektroniczne w samolotach latających trasami wokółbiegunowymi.
Najbardziej znany i największy dotąd zaobserwowany rozbłysk słoneczny zaobserwowany 1 września 1859 przez angielskiego astronoma Richarda Carringtona spowodował 18 miesięcy później wielką burzę magnetyczną na Ziemi, która m.in. spowodowała uszkodzenie telegrafów w Europie i Ameryce Północnej.
Przewidywanie aktywności Słońca jest wiec istotne – jeśli pojawi się ryzyko dużego rozbłysku lub CME można przełączyć zagrożone satelity w stan uśpienia, wyłączając czułe instrumenty elektroniczne, ochronić sieci energetyczne, wyłączając przekaźniki na zagrożonym obszarze oraz przełożyć w ramach okna startowego, wystrzelenie statku kosmicznego lub satelity.
Zespół naukowców z Montana State University pod kierownictwem prof. Pieta Bozemana, postanowił opracować system, który ułatwiłby przewidywanie burz słonecznych i rozbłysków. Wykorzystano w tym celu dane pochodzące z Solar Dynamics Observatory (SDO) – należącego do NASA satelity obserwacyjnego umieszczonego na orbicie synchronicznej o wysokości 36,000 km nad Ziemią.
Satelita ten zbiera obrazy powierzchni i atmosfery Słońca, używając fal o 10 różnych długościach i przesyła je co 12 sekund. Jak powiedział New Scientist astronom James McAteer z New Mexico State University, oznacza to 12 sekund na szybką identyfikację interesującego zjawiska, bowiem powrót do właściwego obrazu jest prawie niemożliwy – satelita przesyła dziennie 1,5 terabajta danych.
Mimo iż taka ilość danych jest dogodna do obróbki automatycznej przy pomocy systemu komputerowego, sam charakter obrazów ją utrudnia. Jak powiedział astronom Erwin Verwichte z University of Warwick, przyczyną jest przezroczysta atmosfera Słońca, co powoduje iż zjawiska zaobserwowane w niej i na powierzchni gwiazdy interferują ze sobą. Oznacza to chaos na uzyskanych zdjęciach.
Zespół Martensa postanowił zaradzić temu, przystosowując do obserwacji Słońca programy stosowane do analityki obrazu i technikę znaną z analiz biomedycznych. Wykorzystano 15 programów do przetwarzania graficznego, służących do obróbki, wyostrzania niektórych partii obrazu i identyfikacji krawędzi, aby móc oddzielać od siebie zjawiska zachodzące na Słońcu. Każdy z programów wykorzystano do analizy innego typu zjawisk, jak protuberancje, rozbłyski, CME czy plamy słoneczne.
Dla dokładniejszego wyodrębnienia zjawisk, które mogą wyznaczać początek rozbłysku słonecznego lub CME, naukowcy zaadaptowali technikę używaną do identyfikacji guzów w raku piersi. Obraz zawierający 1,6 mln pikseli jest w niej dzielony na 1024 bloki. Dla każdego bloku program przelicza wartości matematyczne odnoszące się do entropii i aktywności. Każda aktywność lub jej brak w danym bloku jest oznaczana ustalonym numerem.
Przy analizie obrazu komputerowego piersi takie mapowanie pozwala wydzielić obszary, w których tkanka ma wartości specyficzne dla guza. W przypadku Słońca wydzielane są obszary aktywności charakterystyczne dla plam słonecznych, włókien czy zaczynających się rozbłysków.
Rezultaty umożliwią określenie cykli aktywności słonecznej oraz obserwowanie zjawisk, które nawet nie były dotychczas odnotowywane. Nietypowe wartości są porównywane z wcześniej zapisanymi obrazami, aby sprawdzić czy podobne zjawisko nie zdarzyło się w przeszłości i traktowane jako referencyjne przy następnych obserwacjach.
Jak twierdzą naukowcy, technika już obecnie pozwala na przewidywanie rozbłysków słonecznych oraz burz magnetycznych, co umożliwia ochronę systemu nawigacji GPS, elektrycznego i telekomunikacyjnego. Jej dokładność znacznie wzrośnie, kiedy zostanie ukończony Advanced Technology Solar Telescope, budowany przez USA na Hawajach, a na orbicie znajdzie się europejski Solar Orbiter, należący do ESA, który ma być wystrzelony w 2017 roku.
Umożliwi on przewidywanie rozbłysków słonecznych, które mogą spowodować szkody na Ziemi – poinformował New Scientist.
Rozbłysk, który szkodzi
Rozbłyski słoneczne, które nastąpiły w okresie ostatnich dwóch dekad i burze magnetyczne spowodowały szkody w infrastrukturze technicznej na Ziemi. Niosą one bowiem ze sobą promieniowanie rentgenowskie, gamma oraz nadfioletowe, co powoduje nie tylko przerwy w komunikacji, ale także niszczy sieć elektryczną, telekomunikacyjną oraz uszkadza satelity na wszystkich orbitach. Utrudnia też wystrzelenia statków kosmicznych i satelitów.
Koronowe emisje masy (CME), powodujące silne zaburzenia magnetyczne, mogą uszkodzić nawet systemy elektroniczne w samolotach latających trasami wokółbiegunowymi.
Najbardziej znany i największy dotąd zaobserwowany rozbłysk słoneczny zaobserwowany 1 września 1859 przez angielskiego astronoma Richarda Carringtona spowodował 18 miesięcy później wielką burzę magnetyczną na Ziemi, która m.in. spowodowała uszkodzenie telegrafów w Europie i Ameryce Północnej.
Przewidywanie aktywności Słońca jest wiec istotne – jeśli pojawi się ryzyko dużego rozbłysku lub CME można przełączyć zagrożone satelity w stan uśpienia, wyłączając czułe instrumenty elektroniczne, ochronić sieci energetyczne, wyłączając przekaźniki na zagrożonym obszarze oraz przełożyć w ramach okna startowego, wystrzelenie statku kosmicznego lub satelity.
Zbadają Słońce metodą lekarską
Zespół naukowców z Montana State University pod kierownictwem prof. Pieta Bozemana, postanowił opracować system, który ułatwiłby przewidywanie burz słonecznych i rozbłysków. Wykorzystano w tym celu dane pochodzące z Solar Dynamics Observatory (SDO) – należącego do NASA satelity obserwacyjnego umieszczonego na orbicie synchronicznej o wysokości 36,000 km nad Ziemią.
Satelita ten zbiera obrazy powierzchni i atmosfery Słońca, używając fal o 10 różnych długościach i przesyła je co 12 sekund. Jak powiedział New Scientist astronom James McAteer z New Mexico State University, oznacza to 12 sekund na szybką identyfikację interesującego zjawiska, bowiem powrót do właściwego obrazu jest prawie niemożliwy – satelita przesyła dziennie 1,5 terabajta danych.
Mimo iż taka ilość danych jest dogodna do obróbki automatycznej przy pomocy systemu komputerowego, sam charakter obrazów ją utrudnia. Jak powiedział astronom Erwin Verwichte z University of Warwick, przyczyną jest przezroczysta atmosfera Słońca, co powoduje iż zjawiska zaobserwowane w niej i na powierzchni gwiazdy interferują ze sobą. Oznacza to chaos na uzyskanych zdjęciach.
Zespół Martensa postanowił zaradzić temu, przystosowując do obserwacji Słońca programy stosowane do analityki obrazu i technikę znaną z analiz biomedycznych. Wykorzystano 15 programów do przetwarzania graficznego, służących do obróbki, wyostrzania niektórych partii obrazu i identyfikacji krawędzi, aby móc oddzielać od siebie zjawiska zachodzące na Słońcu. Każdy z programów wykorzystano do analizy innego typu zjawisk, jak protuberancje, rozbłyski, CME czy plamy słoneczne.
Plama jak guz w piersi
Dla dokładniejszego wyodrębnienia zjawisk, które mogą wyznaczać początek rozbłysku słonecznego lub CME, naukowcy zaadaptowali technikę używaną do identyfikacji guzów w raku piersi. Obraz zawierający 1,6 mln pikseli jest w niej dzielony na 1024 bloki. Dla każdego bloku program przelicza wartości matematyczne odnoszące się do entropii i aktywności. Każda aktywność lub jej brak w danym bloku jest oznaczana ustalonym numerem.
Przy analizie obrazu komputerowego piersi takie mapowanie pozwala wydzielić obszary, w których tkanka ma wartości specyficzne dla guza. W przypadku Słońca wydzielane są obszary aktywności charakterystyczne dla plam słonecznych, włókien czy zaczynających się rozbłysków.
Rezultaty umożliwią określenie cykli aktywności słonecznej oraz obserwowanie zjawisk, które nawet nie były dotychczas odnotowywane. Nietypowe wartości są porównywane z wcześniej zapisanymi obrazami, aby sprawdzić czy podobne zjawisko nie zdarzyło się w przeszłości i traktowane jako referencyjne przy następnych obserwacjach.
Jak twierdzą naukowcy, technika już obecnie pozwala na przewidywanie rozbłysków słonecznych oraz burz magnetycznych, co umożliwia ochronę systemu nawigacji GPS, elektrycznego i telekomunikacyjnego. Jej dokładność znacznie wzrośnie, kiedy zostanie ukończony Advanced Technology Solar Telescope, budowany przez USA na Hawajach, a na orbicie znajdzie się europejski Solar Orbiter, należący do ESA, który ma być wystrzelony w 2017 roku.
(ew/pap)
