Sistema de Informação Heliográfico Heliographic Information System João Carlos Pombeiro Gaspar Orientador: Prof. Doutor João Fernandes Mestrado Engenharia Geográfica FCTUC Novembro 2007

Resumo O presente trabalho tem como principal objectivo o desenvolvimento de uma aplicação que permita a referenciação de eventos solares ocorridos à data de registo dos espectros solares, em diferentes riscas 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 astronómicas 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).

Sistemas de Coordenadas Solar Sistemas de coordenadas para referenciação de eventos na superfície solar. Sistemas de Coordenadas Heliográficas Sistemas de Coordenadas Heliocêntricas Sistemas de Coordenadas Helio-projectadas

Sistemas de Coordenadas Solar 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 Coordenadas Heliográficas Stonyhurst

Sistemas de Coordenadas Solar Origem na intersecção do equador solar com o primeiro meridiano de Carrigton 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) Coordenadas Heliográficas Carrington

Sistemas de Coordenadas Solar Sistema de Coordenadas 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 Coordenadas Cartesianas Heliocêntricas

Sistemas de Coordenadas Solar Sistema de Coordenadas 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 Coordenadas Radiais Heliocêntricas

Sistemas de Coordenadas Solar As coordenadas Helio-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 Coordenadas Celestes Helio-projectadas

Sistemas de Coordenadas Solar Coordenadas Celestes Helio-projectadas As coordenadas Helio-projectadas radiais são equivalentes às coordenadas heliocêntricas radiais, em que o parâmetro de impacto ρ é substituído pelo ângulo θρ. Declinação: δρ = θρ - 90º As coordenadas helio-projectadas radiais são (θρ , ψ) em que: θρ = δρ + 90º

( EIT - The SOHO Extreme ultraviolet Imaging Telescope ) Projecções Cartográficas 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 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

Projecções Cartográficas 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

(Observatório Astronómico) Sistema Informação Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Referenciação e Discos Stonyhurst Espectro Solar Utilizadores Efemérides Base de Dados (Observatório Astronómico) Aplicação

Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Sistema Informação Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico 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

Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Sistema Informação Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Física Solar (Efemérides do Sol) P = ao ângulo 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 heliográfica do centro do disco. Lo = longitude heliográfica do centro do disco.

Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Sistema Informação Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Base de Dados do Observatório Astronómico de Coimbra Sistema de Gestão de Base de Dados relacional Firebird Desenvolvida no sistema operativo UNIX  Windows ?

Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Sistema Informação Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico 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 Sistemas de

Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Sistema Informação Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Objectivos da Aplicação SIH Fornecer à comunidade de utilizadores uma ferramenta prática que disponibilize informação relativa aos espectros solares, desenvolvida no: Sistema Operativo Microsoft Windows (XP e Vista) Sistema de Base de Dados Relacional (Firebird) 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.

Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Sistema Informação Aplicação: Sistema de Informação Heliográfico Objectivos da Aplicação SIH Desenvolvimento de um conjunto de ferramentas para auxílio à gestão e estudo dos espectros solares. Potenciar o futuro desenvolvimento de aplicações especialmente vocacionadas para o estudo do sol. Contribuir para o estudo da astronomia na FCTUC.

Cronograma Data Fase Descrição Início Conclusão 1   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

Referências 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

Agradecimentos Obrigado …