[논문 리뷰] Minima of Solar Cycles 22/23 and 23/24 as Seen in SOHO/CELIAS/SEM Absolute Solar EUV Flux

L. V. Didkovsky, D. L. Judge외 2명|arXiv (Cornell University)|2009. 11. 04.

Solar and Space Plasma Dynamics인용 수 11

한 줄 요약

이 연구는 SOHO/CELIAS/SEM 데이터를 사용하여 헬륨 이온 II 30.4 nm 대역의 절대 태양 EUV 복사원을 분석하여 태양기수 22/23과 23/24의 최소기 사이를 비교한다. 발사로켓 비교를 통해 검증된 결과, 23/24 최소기(2008년 11월 28일)는 22/23 최소기(1996년 6월 2일)보다 15% 낮은 복사원을 보였으며, 빠른 대칭적인 22/23 최소기와는 달리 지속적이고 비대칭적인 감소 및 회복 프로파일을 보였다.

ABSTRACT

Verified and updated calibrated absolute solar flux in the He II 30.4 nm spectral band-pass as measured by the Solar EUV Monitor (SEM) allows us to study variations of the solar EUV irradiance near the minima of Solar Cycles 22/23 and 23/24. Based on eight (1996 to 2007) NASA sounding rocket flights, a comparison of SEM data with the measurements from three independent EUV instruments was performed to verify and confirm the accuracy of the published SEM data. SEM calibrated data were analyzed to determine and compare minima for solar cycles 22/23 and 23/24. The minima points were calculated using SEM first order daily averaged flux smoothed by a running mean (RM) filter with the window of averaging equal to 365 days. These minima occurred on June 2, 1996 (22/23) and November 28, 2008 (23/24). The 23/24 minimum showed about 15% lower EUV flux in the 30.4 nm band-pass than the 22/23 minimum. The 365-day RM curve around the 23/24 minimum has significant asymmetry (fast decrease of the EUV flux to the minimum and a long, near-horizontal profile after the minimum). This profile is quite different from the much faster and symmetrical change of the flux around the 22/23 minimum. SEM flux was compared with both high spectral resolution (0.1 nm) Mg II index calculated from the Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE) using the Solar Stellar Irradiance Comparison Experiment (SOLSTICE) data and with the NOAA composite Mg II index spectrum.

연구 동기 및 목표

• SOHO/CELIAS/SEM의 헬륨 이온 II 30.4 nm 대역에서의 절대 태양 EUV 복사원 측정치를 검증하고 교정하는 것.
• 교정된 SEM 데이터를 사용하여 태양기수 22/23과 23/24의 EUV 복사원 최소기 사이를 비교하는 것.
• 365일 이동 평균 필터를 사용하여 이러한 최소기 주변의 EUV 복사원 변화의 시간적 변화와 비대칭성을 평가하는 것.
• 발사로켓 및 SORCE/SOLSTICE 기구의 독립 측정치와의 비교를 통해 SEM 데이터의 정확성을 검증하는 것.

제안 방법

• 30.4 nm 헬륨 이온 II 대역에서 SOHO/CELIAS/SEM 측정치로부터 교정된 절대 태양 EUV 복사원을 유도하였다.
• 1996년에서 2007년 사이의 8번의 나사 발사로켓 비행을 통해 SEM 측정치를 3개의 독립적인 EUV 기구와 비교하여 데이터의 정합성을 검증하였다.
• 일일 평균 SEM 복사원은 365일 이동 평균(RM) 필터를 사용하여 최소기를 식별하기 위해 스무딩 처리되었다.
• 22/23 및 23/24 최소기는 365일 RM 곡선에서 가장 낮은 값으로 결정되었다.
• SEM 복사원은 SORCE/SOLSTICE의 고해상도 Mg II 인덱스 데이터 및 NOAA 복합 Mg II 인덱스 스펙트럼과 비교되었다.
• 각 최소기 주변의 RM 곡선 형태를 분석하여 복사원 변화의 시간적 비대칭성을 정량화하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 태양기수 22/23과 23/24의 최소기에서 30.4 nm 대역의 태양 EUV 복사원의 절대 수준은 얼마인가?
• RQ2 22/23 최소기와 23/24 최소기 사이의 EUV 복사원 변화 프로파일은 대칭성과 지속 시간 측면에서 어떻게 다를까?
• RQ3 SEM 기구의 30.4 nm 대역 EUV 복사원 측정치가 독립적인 발사로켓 측정치로 얼마나 잘 검증되었는가?
• RQ4 23/24 최소기에서의 30.4 nm EUV 복사원은 22/23 최소기와 정량적으로 어떻게 비교되는가?
• RQ5 이러한 최소기 기간 동안 Mg II 인덱스 스펙트럼은 SEM 절대 복사원 측정치와 얼마나 잘 상관관계가 있는가?

주요 결과

• 태양기수 22/23 최소기는 1996년 6월 2일에 발생하였고, 태양기수 23/24 최소기는 2008년 11월 28일에 발생하였다.
• 23/24 최소기에서는 22/23 최소기보다 30.4 nm 대역에서 약 15% 낮은 EUV 복사원을 나타내었다.
• 23/24 최소기 주변의 365일 이동 평균 곡선은 뚜렷한 비대칭성을 보였으며, 최소기까지의 급격한 감소와 최소기 이후의 장기간에 걸친 거의 수평적인 회복 단계를 보였다.
• 반면, 22/23 최소기 주변의 복사원 변화는 더 빠르고 대칭적이었다.
• 발사로켓에 탑재된 3개의 독립적인 EUV 기구와의 비교를 통해 SEM 데이터의 정확성이 확인되었다.
• SEM 복사원은 SORCE/SOLSTICE Mg II 인덱스와 NOAA 복합 Mg II 인덱스 스펙트럼 양쪽 모두와 양호한 일치를 보였다.