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Perché abbiamo bisogno del Layman&NIA’s count

14 dicembre 2009

 

Il numero SN, o meglio ISN (International spot number), stabilito ufficialmente dal SIDC e valido per tutto il pianeta, è un valore indiscutibile per definire se un giorno è spotless oppure no?

 Cioè, è spotless il giorno per cui ISN=0, non spotless altrimenti?

Beh, se ci si vuole confrontare con il passato e se si tratta di macchie molto piccole, la risposta è no. E chi lo dice? In maniera non ufficiale, il SIDC stesso!

Ricordo che per calcolare l’ISN, il SIDC riceve input di vari osservatori, che calcolano l’SN come 10*G + S, ove G è il numero dei gruppi e S il numero totale di macchie osservate. Di tali input, il SIDC fa una media applicando un fattore correttivo k diverso per ciascun osservatorio, dipendente dalle potenzialità dell’osservatorio e ricalibrato ogni mese (eccetto la stazione pilota di Locarno che ha sempre k=0.6). In sostanza, più un osservatorio dispone di tecnologia avanzata, o comunque riesce a esaminare più approfonditamente il sole, più riceve un valore di k basso, così da ricondurre, all’incirca, il numero calcolato ad un valore simile con quello riscontrabile in passato.

Ebbene, in merito ho avuto uno scambio di qualche mail con Van der Linden, direttore del SIDC, così gentile da rispondere alle mie richieste. Credo la cosa possa interessare i lettori di NIA. Nel riportare le parti che riguardano il tema, per evitare problema di cattiva traduzione, inserisco in corsivo anche l’originale in inglese (naturalmente la parte che ho scritto io non sarà linguisticamente perfetta, non ridete troppo…)

La mia domanda chiave di tutto il carteggio, è stata la seguente:

“Premesso che il Wolf number calcolato tramite la formula k*(10G + S) non può essere minore di 11 circa due secoli fa, perché k=1, e premesso che uno dei più importanti scopi del calcolo dell’ISN da parte del SIDC, se ho ben capito, è il confronto col passato, non sarebbe più corretto definire “spotless” il giorno con ISN < 11? Se il valore è < 11, probabilmente significa che la macchia è un piccolo pore o una micro-speck invisibile due secoli fa (altrimenti  il valore di k deve essere incrementato). Quindi, perché il SIDC conta spotless solo i giorni con SN=0?”

My first assumption is the Wolf number calculated by the formula k(10G+ S) can’t be less than 11 about two century ago, simply because k=1. My second assumption, if I’ve understood correctly,  is that one of the most important target of the SIDC‘s ISN  calculation is comparing with the past, bypassing the technological evolution by the factor “k” of the formula.

Then, wouldn’t be more correct define a “spotless” day a day whose ISN is < 11 instead of = 0? I mean, if the SN is less 11, probably it means the spot is a little pore or a micro-speck not visible two centuries ago (otherwise the value of “k” has to be increased). So, why  SIDC counts spotless only days with SN = 0?

 

In effetti, il quesito, così posto, poteva prestare il fianco a diverse osservazioni, ma proprio nella risposta dello scienziato, c’è la giustificazione all’utilizzo del Layman&NIA count. Eccola:

“La tua domanda è piuttosto interessante e mette in luce il fatto che, nonostante i nostri migliori sforzi, non possiamo completamente uniformarci al modo in cui le sunspots erano contate due secoli fa da Wolf. Il fattore k è un modo molto conveniente ma IMPERFETTO di annullare la differenza (…).

Un altro argomento da tenere in considerazione è il seguente: non possiamo rimuovere ciecamente tutti i giorni ove l’indice è minore di 11: immagina un’unica grande spot, abbastanza grande da essere osservata persino dal più semplice telescopio, e immagina che noi utilizzassimo quale input solo la nostra stazione pilota di Locarno (che ha k=0,6), otterremmo un susnspot index di 7, minore di 11, ma evidentemente non spotless.

Tu potresti ribattere che ciò significa che ABBIAMO BISOGNO DI DISTINGUERE TRA MACCHIE GRANDE E PICCOLE, e hai ragione: ecco perché c’è un indice alternativo, la sunspot area”

Your question is quite interesting and highlights the fact that despite our best efforts, we cannot completely match the way sunspots were counted two centuries ago by Wolf. The k-factor is a very convenient but imperfect way to resolve the difference (…).

Another argument to take into account is the following: we could not blindly remove all days where the index is less than 11: imagine there is just one very big spot, big enough to be observed with even the simplest telescopes, and imagine we would only use our pilot station Locarno (who has k=0.6) as input, we would get a sunspot index of 7, less than 11, but clearly not spotless.

Now  you  may remark this indicates we need to distinguish between large and small spots, and you are right: that’s why there is also an alternative index counting sunspot area.

 

Riassumendo: ufficiosamente, anche secondo il SIDC, per valore di ISN < 11 non possiamo dire a priori se, con gli occhi e gli osservatori del passato, si sarebbe trattato di un giorno spotless oppure no: dobbiamo vedere quanto è grande la macchia. Il suggerimento del SIDC è quello di utilizzare il valore legato alla sunspot area. Tuttavia, tale indice è un parametro complessivo. Viceversa il Layman&NIA count può tener conto della durata, di quanto è grande ciascuna micro-macchia, oltre ad affrontare il problema considerando innanzi tutto la “visibilità”, anziché dei parametri fisici. In pratica, se si vogliono confrontare le statistiche degli spotless days, per quel che ne so io, uno dei sistemi più efficaci è quello di utilizzare il L&NC almeno per quanto riguarda i giorni con SN<11.

Abbiamo già notato, in precedenti post, come questo abbia effetti significativi. Ad esempio, la lunghezza di questo minimo raggiungerebbe valori del tutto compatibili col minimo di Damon. A mio modesto parere, per essere a prova di critiche di carattere scientifico, dovremmo (noi o l’ottimo Geoffrey Sharp autore dell’algoritmo) riuscire a trovare una forte correlazione tra i valori SN<11 ed i giorni spotless secondo L&NC, mostrando contemporaneamente che i parametri dell’algoritmo (23 e 70 rispettivamente come pixel e livello di green) sono una coppia di valori ottimi, cioè aumentandoli o diminuendoli la correlazione diminuisce.

Sarebbe un lavoro duro, ma a quel punto il L&NC per il calcolo degli spotless-days pro-confronto col passato sarebbe inattaccabile… o no?

Agrimensore g

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  1. nitopi
    14 dicembre 2009 alle 09:02

    Ci vorrebbe un laureando….. 8)

    Ciao
    Luca

  2. 14 dicembre 2009 alle 09:21

    Penso che si dovrebbe chiedere il parere di Geoffry, e sapere cosa ne pensa anche lui. Probabilmente la correlazione (23 e 70) l´ha giá testata per avere la sua ottimizzazione.

  3. nitopi
    14 dicembre 2009 alle 09:30

    si, prima scherzavo, ma sul suo sito c’e’ una lunga serie di dati a confronto, piu’ o meno come diceva Agrimensore…
    Ciao
    Luca

  4. Mars4ever
    14 dicembre 2009 alle 11:30

    Io tempo fa avevo scritto una lista di motivi per cui il numero di Wolf è obsoleto e inadeguato.
    Questi sono quelli che mi sono venuti in mente:
    1) E’ un modello lineare ma le variabili non sono indipendenti perché, ad esempio, non si può avere G=0 ed M>0, oppure M<G. La variabile risposta infine ha dei salti perché con 0 macchie R vale 0, mentre con una sola R diventa 11, e così via. Un comportamento così discontinuo è poco attendibile nei periodi di bassa attività perché bastano piccole variazioni sul numero di macchie e gruppi per variare bruscamente il valore di R.
    2) I coefficienti sono stati fissati arbitrariamente e senza alcun rigore. Perché i gruppi si devono moltiplicare per forza per 10, e non 7, 15, 20 o altro? Che valore ha un modello coi parametri messi a caso?
    3) Non tiene conto della tipologia e della grandezza dei gruppi, e perciò è soggetto a incongruenze. Se per esempio ci sono 2 macchiette di tipo A, l’indice vale 22, mentre se c’è una grossa macchia di tipo H, otteniamo solo 11. Siamo proprio sicuri che il Sole sia più attivo nel primo caso che nel secondo?
    4) Il fattore K dovrebbe moltiplicare solo M e non tutto. Un osservatore con un telescopio più piccolo e/o con un seeing peggiore conterà meno macchie ma non meno gruppi.
    5) Il numero di macchie è molto difficile da determinare in modo univoco e non c’è un criterio preciso per conteggiarle. Anche il fattore correttivo può non bastare per compensare le differenze di valutazione (spesso notevoli) tra più osservatori, anzi in certi casi viene fissato a posteriori proprio per far convergere i valori!
    6) La nostra visione della fotosfera è sempre incompleta e distorta perché possiamo vedere solo metà superficie, e il numero di Wolf è molto sensibile a questo problema, specie quando gruppi molto grossi e numerosi sorgono o tramontano. Ne consegue che l’indice registra salite o discese dovute solo all’effetto della rotazione del Sole più che a un suo reale mutamento di attività.

    Siete d'accordo? Il punto 6 è il più difficile da correggere e meriterebbe un dicorso a parte, ma sui primi 5 penso che non ci siano problemi.

  5. GIANFRANCO
    14 dicembre 2009 alle 13:02

    Non entro in merito perchè ignoro molti aspetti, ma considero la risposta del SIDC leale ed è il giusto riconoscimento al L&N’s count.
    Avanti tutta!

  6. agrimensore g
    14 dicembre 2009 alle 13:22

    Grosso modo, sono d’accordo con te.
    In particolare, sul punto (1) nulla da dire. Il punto (4) credo sia stato sollevato dallo stesso Svalgaard, se non ricordo male. Per il punto (2) e (3), va detto prer la verità che la formula, sempre se non ricordo male, è stata in qualche modo, all’epoca, dedotta e raffinata correlandola all’attività solare, quindi il valore dei coeff. non è casuale. Il punto (5), beh direi è il motivo per cui esiste il SIDC con i suoi 85 (circa) osservatori e il suo tentativo di raffinare il k-factor di ciascuno ogni mese. Il punto (6) è verissimo, ed è il motivo per cui si ragiona per valori mensili, o meglio ancora, smoothed.
    Ciao.

  7. Luigi Lucato
    14 dicembre 2009 alle 16:10

    anche se OT
    Breaking: Copenhagen climate summit negotiations ’suspended’
    http://wattsupwiththat.com/2009/12/14/breaking-copenhagen-climate-summit-negotiations-suspended/#more-14145

  8. Nintendo
    14 dicembre 2009 alle 17:38

    intanto il SIDC si spara un 19 provvisorio per oggi.

  9. apuano70
    14 dicembre 2009 alle 18:23

    Ciao Fabio, NOAA per adesso segna 14 ma credo che farà in tempo a correggere il tiro visto e considerato che le regioni con spot sono due e non più una:
    http://www.swpc.noaa.gov/alerts/solar_indices.html

    Vedrai che aggiorneranno con un bel 28/29!
    Bruno

  10. Karlo
    14 dicembre 2009 alle 23:51

    Agrimensore è il primo che, anziché lamentarsi di conteggi a vacca, pone un quesito chiaro e gentile al responsabile e ottiene una risposta chiara e gentile. Mi cavo il cappello, grazie Agrimensore!

  11. agrimensore g
    15 dicembre 2009 alle 10:06

    Grazie!

  12. agrimensore g
    15 dicembre 2009 alle 10:47

    Dimenticavo di dire che naturalmente il mio lavoro è stato possibile grazie al NIA

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