Speaker
Description
Известно, что информация о реализации доступных состояний физической системы может быть получена из фазовых портретов системы, создаваемых на основе экспериментальных выборок. Фазовый портрет отображает как значения векторных величин, так и порядок иx следования для конкретного временного ряда, т.е. по сути есть граф. В работе использованы данные межпланетного магнитного поля и скорости потока частиц солнечного ветра. Обсуждаются результаты анализа построенных графов на основе временных рядов, представленных Центром космических полетов Годдарда (NASA Goddard Space Flight Center) в 2023г. Граф строится для проекций векторов рассматриваемых полей. Для визуализации диаграммы направленности магнитного поля используется местоположение вспомогательного вектора B на основании двух смещенных друг относительно друга рядов значений.
Построение направленного графа проходит в четыре этапа:
• Создаем матрицы значений проекций вектора межпланетного магнитного поля 3xL, включающей три столбца с [B_x, B_y, B_z] проекциями и L строк. Число строк обычно меньше 10000 и определяется интервалом времени развития исследуемого режима;
• Создаем матрицы парных векторов, состоящей из 6-ти столбцов и (L-2) строк. Столбцы (4-6) сдвинуты на один такт вперед относительно столбов (1-3), первая и последняя строки сбрасываются;
• Проекции межпланетного магнитного поля в столбцах (1-3) соответствуют положениям узлов-истоков, а столбцы (4-6) задают положения узлов-стоков.
• Один и тот же узел может быть истоком или стоком для множества других узлов, последовательное попарное соединение истоков и стоков ребрами позволяет определить геометрию распределения доступных состояний.
Для временных рядов используются три временных шкалы 1) предварительная с шагом 60 секунд с, регистрацией ММП и СВ, 2) рабочая шкала с шагом 15 секунд, только ММП, 3) уточняющая шкала с шагом в 3 секунды, только ММП.
Использованы три метода работы с направленными графами:
• прямая реконструкция графа, соответствующего конкретной временной выборке,
• метод трассировки с накоплением и построением дерева реализации состояний,
• метод трассировки без накопления.
Геометрическое место точек для графа межпланетного магнитного поля визуально соответствует эллипсоиду, поворачивающему свою ось синхронно с вращением Солнца, пульсирующему при вариции солнечной активности и расслаивающемуся в преддверии магнитных бурь. Аналогичный прием реконструкции фазовых портретов приводит к иной структуре диаграммы, для которой наблюдаются множества векторов скорости потока частиц, чередующихся при вариации солнечной активности. Это позволяет наблюдать группу хорошо разделенных кластеров доступных состояний для векторов скорости с низким уровнем связности. Несмотря на относительно малую плотность межкластерных связей, хорошо регистрируется разреженный направленный „поток узлов“ между кластерами. Профиль геометрического места точек в фазовом подпространстве скорости потока напоминает разделенную на кластеры спираль.
Представленный метод направленных графов позволяет повысить информативность мониторинга состояния ММП и детализировать структуру потока частиц солнечного ветра.
| Секция | Межпланетная среда: солнечный ветер и межпланетное магнитное поле |
|---|
