بهبود محلي مدل ميدان ژئومغناطيس به روش حداقل مربعات

Local Improvement in Geomagnetic Field Model by Method of Least Squares

مدل‌هاي ژئومغناطيس توصيفي جهان‌شمول از ميدان مغناطيسي زمين را براي مقاصد علمي و كاربردي عرضه مي‌نمايند. ليكن ازآنجايي‌كه ميدان ژئومغناطيس با گذشت زمان تغيير مي‌نمايد، دستيابي به مدلي كه بتواند مقادير ميدان را در بازه‌هاي زماني مختلف محاسبه نمايد امري ضروري و بسيار پيچيده است. بدين منظور طي چند دهه گذشته تلاش‌هاي بسياري براي ايجاد يك مدل جامع ژئومغناطيس با استفاده از ادغام داده‌هاي جمع‌آوري‌شده در دوره‌هاي زماني مختلف صورت گرفته است. بررسي‌هاي زماني و مكاني اين داده‌ها نشان‌گر آن است كه كليه مؤلفه‌هاي ميدان واقعي در بازه‌هاي زماني معين همواره داراي يك مقدار متوسط مي‌باشند كه مقادير لحظه‌اي حول آن نوسان مي‌نمايد. اين نوسانات ناشي از برخي عوامل خارجي مؤثر بر ميدان ژئومغناطيس مي‌باشند كه معمولا در مدل‌هاي مرجع ميدان مغناطيسي زمين به دليل ديدگاه جهاني چندان مورد توجه قرار نمي‌گيرد. لذا هدف از اين مقاله بررسي نوسانات فركانس بالاي ميدان مغناطيسي زمين و تخمين مؤلفه‌هاي مؤثر بر آن است. براي اين منظور يك مدل رياضي نوسانات ميدان مغناطيسي ناشي از عوامل خارجي نظير (فعاليت خورشيدي (SA)، دوره ماه (LA)، زمان محلي (LT) و روز سال (DOY)) مشتمل بر 270 پارامتر پيشنهاد شده و سپس با استفاده از مشاهدات طولاني‌مدت رصدخانه‌هاي ميدان مغناطيسي و روش حداقل مربعات خطا به تخمين نوسانات فركانس بالاي ميدان ژئومغناطيس پرداخته شده است. مقايسه مشاهدات واقعي رصد‌خانه‌ها با نتايج ناشي از تلفيق مدل مرجع و مدل محلي پيشنهادي اين مقاله بيانگر افزايش 90 درصدي دقت محلي در مدل‌سازي ميدان مغناطيسي زمين است. از سويي ديگر محاسبه مدل محلي در رصدخانه‌هاي مختلف و اعمال ضرايب تخميني هر رصدخانه به رصدخانه ديگر نشان داد كه مدل تغييرات محلي ميدان مغناطيسي زمين براي عرض‌هاي جغرافيايي مختلف (در يك طول جغرافيايي) و همچنين در طول‌هاي جغرافيايي مختلف (در يك عرض جغرافيايي) متفاوت است. لذا تعيين ضرايب اين مدل تنها به‌صورت محلي امكان‌پذير بوده و با تغيير مختصات جغرافياي نسبت به مختصات محل رصدخانه از تأثير آن كاسته مي‌شود.

Global and regional geomagnetic field models give the components of the geomagnetic field as functions of place and time. Most of these models utilize polynomials or Fourier series to map the input variables to the geomagnetic field values. The only temporal variation in these models is the long term secular variation. However, there is an increasing need amongst certain users for the models that can provide shorter term temporal variations, such as the geomagnetic daily variation. In this research, we have constructed an empirical model of the quiet daily geomagnetic field variation based on functional fitting.