بهبود محلی مدل میدان ژئومغناطیس به روش حداقل مربعات

Abstract

مدل‌های ژئومغناطیس توصیفی جهان‌شمول از میدان مغناطیسی زمین را برای مقاصد علمی و کاربردی عرضه می‌نمایند. لیکن ازآنجایی‌که میدان ژئومغناطیس با گذشت زمان تغییر می‌نماید، دستیابی به مدلی که بتواند مقادیر میدان را در بازه‌های زمانی مختلف محاسبه نماید امری ضروری و بسیار پیچیده است. بدین منظور طی چند دهه گذشته تلاش‌های بسیاری برای ایجاد یک مدل جامع ژئومغناطیس با استفاده از ادغام داده‌های جمع‌آوری‌شده در دوره‌های زمانی مختلف صورت گرفته است. بررسی‌های زمانی و مکانی این داده‌ها نشان‌گر آن است که کلیه مؤلفه‌های میدان واقعی در بازه‌های زمانی معین همواره دارای یک مقدار متوسط می‌باشند که مقادیر لحظه‌ای حول آن نوسان می‌نماید. این نوسانات ناشی از برخی عوامل خارجی مؤثر بر میدان ژئومغناطیس می‌باشند که معمولا در مدل‌های مرجع میدان مغناطیسی زمین به دلیل دیدگاه جهانی چندان مورد توجه قرار نمی‌گیرد. لذا هدف از این مقاله بررسی نوسانات فرکانس بالای میدان مغناطیسی زمین و تخمین مؤلفه‌های مؤثر بر آن است. برای این منظور یک مدل ریاضی نوسانات میدان مغناطیسی ناشی از عوامل خارجی نظیر (فعالیت خورشیدی (SA)، دوره ماه (LA)، زمان محلی (LT) و روز سال (DOY)) مشتمل بر ۲۷۰ پارامتر پیشنهاد شده و سپس با استفاده از مشاهدات طولانی‌مدت رصدخانه‌های میدان مغناطیسی و روش حداقل مربعات خطا به تخمین نوسانات فرکانس بالای میدان ژئومغناطیس پرداخته شده است. مقایسه مشاهدات واقعی رصد‌خانه‌ها با نتایج ناشی از تلفیق مدل مرجع و مدل محلی پیشنهادی این مقاله بیانگر افزایش ۹۰ درصدی دقت محلی در مدل‌سازی میدان مغناطیسی زمین است. از سویی دیگر محاسبه مدل محلی در رصدخانه‌های مختلف و اعمال ضرایب تخمینی هر رصدخانه به رصدخانه دیگر نشان داد که مدل تغییرات محلی میدان مغناطیسی زمین برای عرض‌های جغرافیایی مختلف (در یک طول جغرافیایی) و همچنین در طول‌های جغرافیایی مختلف (در یک عرض جغرافیایی) متفاوت است. لذا تعیین ضرایب این مدل تنها به‌صورت محلی امکان‌پذیر بوده و با تغییر مختصات جغرافیای نسبت به مختصات محل رصدخانه از تأثیر آن کاسته می‌شود.