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07 Julio 2022 | Publicado por Equipo Editorial de PhD

Evolución Temporal, Caracterización y Asimetría Norte-Sur de la Actividad Solar mediante Registros del Observatorio del Ebro sobre Grupos de Manchas y Playas Solares durante 1910-1937

Autor: Víctor de Paula Vila, Director: Dr. Juan José Curto Subirats, Tribunal: Dr. Blai Sanhuja Parera, Dr. Xavier Vilasís Cardona, Dr. Josep Lluís Ballester Mortes. Fecha: 14 de julio de 2022, Hora: 14:00, Lugar: Institut Universitari Observatori de l’Ebre (Ctra. de l'Observatori, 2 - 43520 Roquetes)

Los boletines de heliofísica publicados anualmente por el Observatorio del Ebro en el periodo 1910—1937 (ambos inclusive) han sido recientemente digitalizados mediante el uso de tecnología de reconocimiento óptico de caracteres con el fin de analizar los datos computacionalmente. Esto ha permitido estudiar simultáneamente algunos aspectos de la actividad solar en términos de dos estructuras solares distintas situadas en dos capas diferentes de la atmosfera solar: los grupos de manchas (Fotosfera) y los grupos de playas solares (Cromosfera).
La Tesis se compone de tres temas o bloques principales. El primero es el estudio de la evolución en el tiempo de la tasa de ocurrencia diaria (TOD) y distribución porcentual de los grupos de manchas y playas solares clasificados según las distintas clases morfológicas y según cuatro intervalos de áreas. Para cada estructura solar, también se ha analizado la evolución en el tiempo de la asimetría norte-sur (N-S) derivada del número total de ocurrencias diarias anuales de cada morfología y extensión. Se ha observado que, durante todo el intervalo de estudio, los grupos de manchas y playas solares más frecuentes son los más pequeños. Así mismo, la actividad solar en cuanto al número total de ocurrencias diarias parece ser, en promedio, un 23% más elevada en la Cromosfera. En cuanto a la asimetría N-S, se ha observado que el hemisferio solar norte es dominante respecto al hemisferio solar sur durante periodos de tiempo más largos y con mayores niveles de asimetría. Así mismo, la evolución temporal del índice normalizado de asimetría norte-sur (NNSAI) derivado del número total de ocurrencias diarias no es exactamente igual en ambas estructuras, ya que los grupos de playas presentan valores del índice más bajos a lo largo del todo el intervalo de tiempo considerado. Sin embargo, los NNSAI asociados a cada estructura siguen aproximadamente el mismo comportamiento independientemente de la clase morfológica considerada, aunque muestran una sutil dependencia con el área, puesto que los grupos más extensos presentan una mayor asimetría N-S.
El segundo bloque de la Tesis trata la evolución morfológica de los grupos de manchas y playas solares a lo largo de sus vidas mediante un modelo de cadenas de Márkov de primer orden. El uso de este modelo ha permitido estimar y realizar predicciones de diversas propiedades que presentan estas estructuras, como la probabilidad de mantener o cambiar su morfología durante dos observaciones consecutivas, la expectativa de evolucionar hacia una determinada clase morfológica en algún momento de sus vidas, el tiempo que permanecen en cada clase morfológica a las que evolucionan a lo largo de sus vidas, la distribución porcentual de grupos que mueren o se ocultan, y TOD asociada a cada clase morfológica. Los resultados del modelo se han complementado con el estudio de la distribución porcentual de las distintas clases morfológicas que los grupos de ambas estructuras solares presentan al nacer y al morir. Finalmente, se estudia la homogeneidad temporal y espacial de los datos, concluyendo que ambas estructuras solares evolucionan de manera similar en ambos hemisferios solares, pero en función del ciclo solar o fase del ciclo solar que se considere, presentan pequeñas desviaciones en todas las propiedades, llegando a afectar a algunos aspectos de su evolución morfológica.
El tercer y último bloque de la Tesis se centra en el estudio del comportamiento cíclico detectado en la asimetría N-S de la suma mensual de áreas y ocurrencias diarias de grupos de manchas y playas solares registrados en el Observatorio del Ebro. Analizando la evolución temporal de los índices de asimetría N-S absolutos y normalizados en el intervalo 1910—1937, se ha descubierto un comportamiento cíclico en el que el hemisferio solar dominante cambia sistemáticamente con un periodo global de 7,9±0,2 años. Con el objetivo de verificar y cuantificar con precisión esta periodicidad, y estudiar su prevalencia en el tiempo, se ha empleado la serie sobre grupos de manchas solares del RGO-USAF/NOAA (1874—2016). Posteriormente, se ha examinado cada serie temporal del índice de asimetría absoluto mediante diferentes técnicas como el análisis del espectro de potencia, el método CEEMDAN (Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition With Adaptive Noise) o la transformada wavelet de Morlet. La combinación de resultados revela que la asimetría N-S presenta un comportamiento cíclico en diferentes escalas temporales, que consiste en dos periodicidades aproximadamente estables de 1,47±0,02 años y 3,83±0,06 años, que coexisten con otras tres componentes discontinuas con períodos variables de 5,4±0,2 años, 9,0±0,2 años, y 12,7±0,3 años. Por otro lado, durante 1910—1937, solo se observan claramente dos señales periódicas de 4,10±0,04 años y 7,57±0,03 años. Así mismo, ambas señales poseen períodos ligeramente más largos en la asimetría N-S asociada a grupos de playas en comparación con la asociada a grupos de manchas.

Palabras clave: Actividad Solar, Asimetría N-S, Cadenas de Márkov, Evolución Morfológica, Manchas Solares, Periodicidades en la Actividad Solar, Playas Solares.

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