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Projecções Aplicação Referências

João Carlos Pombeiro GasparOrientador: Prof. Doutor João Fernandes

Mestrado Engenharia GeográficaFCTUC

Novembro 2007

Sistema de Informação HeliográficoSistema de Informação HeliográficoHeliographic Information System

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O presente trabalho tem como principal O presente trabalho tem como principal objectivo objectivo o o desenvolvimento de uma aplicação que permita a desenvolvimento de uma aplicação que permita a referenciaçãoreferenciação de eventos solares ocorridos à data de eventos solares ocorridos à data de registo dos espectros solares, em diferentes riscas de registo dos espectros solares, em diferentes riscas e associar esta informação numa base de dados.e associar esta informação numa base de dados.

A informação contida na base de dados é composta por 15.057 espectros solares dos 30.000 existentes no arquivo do Observatório Astronómico de Coimbra obtidos desde 1926.

A base de dados utilizada para arquivo dos espectros solares tem associada informação das efemérides efemérides astronómicasastronómicas do sol (data e hora do registo).

Os espectros solares estão em suporte digital no formato TIFF e JPEG.

Para a referenciação dos eventos solares serão utilizados diferentes sistemas de coordenadas (heliográficos, heliocêntricos e helio-projectadas).

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Sistemas de coordenadas para referenciação de eventoseventos na superfície solar.

Sistemas de Coordenadas Heliográficas

Sistemas de Coordenadas Heliocêntricas

Sistemas de Coordenadas Helio-projectadas

Sistemas de Coordenadas Solar

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Coordenadas Heliográficas

Stonyhurst

Origem na intersecção do equador solar com o meridiano central visto da Terra à data de observação

• Latitude Θ

• Equador = 0º

• [ -90º ; 90º ]

• 90º S a 90º N

• Longitude Φ

• Meridiano Central = 0º

• [ 0º ; 360º [

• 180º E a 180º W

• Distância radial r

• ao centro do sol

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Coordenadas Heliográficas

Carrington

Origem na intersecção do equador solar com o primeiro meridiano de CarrigtonCarrigton

• Latitude Θ

• Equador solar = 0º

• [ -90º ; 90º ]

• Longitude Φc

• Φc = Φ + L0

• L0 - Longitude Carrington do meridiano central como observado da Terra.

• [ 0º ; 360º [

• Distância radial r

• ao centro do sol

• Número de Rotações Carrigton (1853)

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Coordenadas Cartesianas

Heliocêntricas

Sistema de Coordenadas CartesianasCoordenadas Cartesianas (x, y, z) com eixos ortogonais entre si.

• Coordenada Cartesiana x

• Na origem x = 0

• Toma valores + e -

• Coordenada Cartesiana y

• Na origem y = 0


• Coordenada Cartesiana z

• z = 0


• eixo definido paralelo à linha de observação Terra – Sol e ┴ ao plano XoY

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Coordenadas Radiais

Heliocêntricas

Sistema de Coordenadas RadiaisCoordenadas Radiais

(ρ, ψ, z).

Partilha o mesmo eixo de z com o sistema de coordenadas cartesianas

• Coordenada Radial ρ (parâmetro de impacto)

• Na origem ρ = 0º

• [-90º ; 90º]

• Coordenada Radial ψ• Na origem ψ = 0º

• [ 0º ; 360º [

• Coordenada Cartesiana Heliocêntrica z

• Na origem z = 0

• z = sistema coordenadas cartesianas

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Coordenadas Celestes

Helio-projectadasAs coordenadas Helio-projectadas cartesianasHelio-projectadas cartesianas

são equivalentes às coordenadas heliocêntricas

cartesianas, em que x e y são substituídos pelos

ângulos θx e θy.

• θx é a longitude e θy é a latitude

O equivalente à coordenada z é a coordenada ζ,

definida por:

ζ = D - d

• D - Distância do observador ao centro do sol

e d é a distância do observador à superfície.

Próximo do sol: ζ ≈ z

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Coordenadas Celestes

Helio-projectadasAs coordenadas Helio-projectadas radiaisHelio-projectadas radiais

são equivalentes às coordenadas

heliocêntricas radiais, em que o parâmetro parâmetro

de impactode impacto ρ é substituído pelo ângulo θρ.

• Declinação:

δρ = θρ - 90º

As coordenadas helio-projectadas

radiais são (θρ , ψ) em que:

θρ = δρ + 90º

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Projecção Gnomónica: TAN

Utilizada na representação de imagens sinópticas do sol (EIT)( EIT - The SOHO Extreme ultraviolet Imaging Telescope )

Projecção usualmente associada ao sistema de coordenadas heliográficas Carrington

Sistema de coordenadas helio-projectadas cartesianas

Projecções Cartográficas

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Projecção Gnomónica: TAN

Utilizada na representação de imagens da coroa solar (UVCS)

The SOHO Ultraviolet Coronagraph Spectrometer (UVCS) Projecção usualmente associada ao sistema de coordenadas

helio-projectadas radiais


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Projecção Azimutal / Zenital Perspectiva: AZP

Projecção usualmente associada ao sistema de coordenadas heliográficas

Projecção Ortográfica: SIN

É um caso particular da projecção AZP, quando se considera que D é demasiado grande.

Projecção Plate Carrée: CAR

A projecção Plate Carrée é um caso particular de uma projecção cilíndrica em que o espaçamento entre meridianos e paralelos é igual.

Projecção usualmente associada ao sistema de coordenadas heliográficas Stonyhurst ou Carrigthon


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Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico

Sistema Informação

Espectro Solar

Efemérides Base de Dados

(Observatório Astronómico)

Referenciação e

Discos Stonyhurst

Utilizadores

Aplicação

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Espectros solares (Espectroheliogramas) ≈ 30.000 Catalogados na Base de Dados ≈ 15.057 Data e hora de registo dos espectros Riscas H-alpha, K1-V e K3 Formato TIFF e JPEG (8 bits - N.D. [0; 255]) FITS ?


Risca H K1V K3

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Física Solar (Efemérides do Sol)

P = ao ângulo de posição do eixo polarângulo de posição do eixo polar com respeito ao ponto N. Esse ponto é obtido na intersecção da circunferência do disco solar com a linha imaginária que passa pelo centro do disco e pelo pólo norte celeste.

Bo = latitude heliográficalatitude heliográfica do centro do disco. Lo = longitude heliográficalongitude heliográfica do centro do disco.


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Base de Dados do Observatório Astronómico de Coimbra

Sistema de Gestão de Base de Dados relacional FirebirdFirebird

Desenvolvida no sistema operativo UNIX Windows ?


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Aplicação dos discos Stonyhurst aos espectros solares


Coordenadas Heliográficas Stonyhurst

Coordenadas Heliográficas Carrington

Coordenadas Heliocêntricas Cartesianas

Coordenadas Heliocêntricas Radiais

Coordenadas Helio-projectadas Cartesianas

Coordenadas Helio-projectadas Radiais

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Objectivos da Aplicação SIH

1. Fornecer à comunidade de utilizadores uma ferramenta prática que disponibilize informação relativa aos espectros solares, desenvolvida no:

• Sistema Operativo Microsoft Windows (XPXP e VistaVista)

• Sistema de Base de Dados Relacional (FirebirdFirebird)

• Gestão dos Espectroheliogramas

• Dados das Efemérides do Sol

• Coordenadas Heliográficas, Heliocêntricas e Helio-projectadas

• Arquivo de informação a respeito de Eventos Solares:

Protuberâncias, Filamentos, Manchas, Erupções, etc.


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Objectivos da Aplicação SIH

2. Desenvolvimento de um conjunto de ferramentas para auxílio à gestão e estudo dos espectros solares.

3. Potenciar o futuro desenvolvimento de aplicações especialmente vocacionadas para o estudo do sol.

4. Contribuir para o estudo da astronomia na FCTUC.


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Cronograma

Data

Fase Descrição Início Conclusão

1 Estudo da base de dados Firebird e sua

eventual transformação de unix para windows 23 de Novembro 31 de Dezembro

2 Implementação dos diferentes sistemas de

coordenadas 1 de Janeiro 31 de Janeiro

3 Aplicação dos discos Stonyhurst aos

espectroheliogramas 1 de Fevereiro 15 de Fevereiro

4 Elaboração da plataforma para o utilizador 16 de Fevereiro 30 de Abril

5 Testes da Aplicação 1 de Maio 30 de Junho

6 Conclusão da redacção da Tese Julho de 2008

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Thompson, W.T.; - Coordinate systems for solar image data; Astronomy & Astrophysics manuscript no. 4262thom, 2005

Hanisch, R. J.; Wells, D. G.; - World Coordinate Systems Representations Within the FITS Format, 1988

Greisen, E. W.; Calabretta, M. R.; - Representations of world coordinates in FITS; Astronomy & Astrophysics, 2002

Observatório Astronómico de Coimbra; http://www.astro.mat.uc.pt/novo/observatorio/site/index.html

FITS World Coordinate Systems; http://www.atnf.csiro.au/people/mcalabre/WCS/index.html

Telescope Data Center; http://tdc-www.harvard.edu/software/wcstools.html

The European Home Page for the NASA/ESA Hubble Space Telescope; http://www.spacetelescope.org/index.html

SOHO Solar and Heliospheric Observatory; http://sohowww.nascom.nasa.gov/

The FITS Support Office at NASA/GSFC; http://fits.gsfc.nasa.gov/fits_home.html

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Obrigado …

Agradecimentos

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