KR101786361B1 - 헤일로 cme의 3차원 인자 산출 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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문용재
나현옥
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 시스템 및 그 동작 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 CME의 3차원 구조를 반구 및 원뿔이 결합된 형태로 가정한 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 이용하여 단일 위성 관측 데이터로부터 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출함으로써, 우주기상 예보를 시행하는 기관에서 CME와 관련한 태양활동 및 지자기폭풍 예보 모델을 이용할 때 입력인자로 활용할 수 있다.

Description

헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CALCULATING OF THREE-DIMENSIONAL PARAMETERS OF HALO CME}
본 발명의 실시예들은 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
인간의 기술이 발달하고 그 활동 범위가 우주로 확장됨으로써 태양활동으로 인하여 발생하는 영향과 피해가 점점 늘어나고 있다.
그 중 CME(Coronal Mass Ejection, 코로나물질방출)는 태양으로부터 발생하는 폭발 현상 중 가장 큰 규모의 현상으로써, 자기 에너지가 운동 에너지 형태로 바뀌어 플라즈마 입자들이 태양에서 우주 공간으로 방출되는 현상을 말한다. CME 관련 위성으로는 SOHO, SDO, STEREO, ACE 등이 대표적이다.
태양에서 발생한 CME가 지구에 도달할 경우, 인공위성이나 전력 시스템 등의 운용이나 전파 교란 등의 피해가 발생할 수 있다. 그 중 헤일로 CME(Halo Coronal Mass Ejections, HCMEs)는 지자기 폭풍의 주요한 원인으로 잘 알려져 있으며, 이것의 3차원 인자들을 결정하는 것은 우주기상예보에 있어서 중요하다.
기존의 CME의 3차원 인자를 산출하는 방법으로는 크게 코로나그래프 기반의 단일위성자료를 이용하는 모델 및 다중위성자료를 이용하는 모델로 나눌 수 있다.
기존 연구에 따르면 단일위성자료를 이용하는 콘 모델의 경우, 그 산출 값에 상당한 불확실성이 존재하므로 CME의 3차원 인자를 산출하는 데는 단일위성자료보다 다중위성자료를 활용하는 것이 보다 효과적이다.
그러나, 현재 이용 가능한 다중위성은 충부근에 위치하고 있어 관측 자료를 모델에 적용하기 어렵고, 수 년 내에 그 임무가 종료될 예정이다.
이에 따라서, 본 발명의 실시예들은 단일위성자료를 기반으로 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 이용하여 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출할 수 있는 시스템을 새롭게 제안한다.
미국공개특허 제2009-0090869호(2009.04.09), "DETECTION OF SOLAR EVENTS" 한국등록특허 제10-1471509호(2014.12.04), "코로나 질량 방출 분석 장치 및 그 방법"
본 발명은 CME의 3차원 구조를 반구 및 원뿔이 결합된 형태로 가정한 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 이용하여 단일 위성 관측 데이터로부터 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출할 수 있는 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME(halo Coronal Mass Ejection, 헤일로 코로나질량방출)의 복수의 방위각 방향들(azimuthal directions)에 따른 높이(height) 및 시간(time) 데이터로부터 관측 투영속도(observed projection speeds)를 산출하고, 상기 산출된 관측 투영속도로부터 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 초기 3차원 인자 획득부, 상기 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 구성하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영하는 콘 모델 투영부, 상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리(outer boundary)에서 측정 투영속도(estimated projection speeds)를 산출하는 측정 투영속도 산출부 및 상기 관측 투영속도와 상기 측정 투영속도를 비교하여 에러 값이 최소값일 때의 상기 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 3차원 인자 산출부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 동작 방법은 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME(halo Coronal Mass Ejection, 헤일로 코로나질량방출)의 복수의 방위각 방향들(azimuthal directions)에 따른 높이(height) 및 시간(time) 데이터로부터 관측 투영속도(observed projection speeds)를 산출하는 단계, 상기 산출된 관측 투영속도로부터 방출 속도(radial velocity), 각도 폭(angular width) 및 소스 위치(source location)을 포함하는 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 단계, 상기 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 구성하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영하는 단계, 상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리(outer boundary)에서 측정 투영속도(estimated projection speeds)를 산출하는 단계 및 상기 관측 투영속도와 상기 측정 투영속도를 비교하여 에러 값이 최소값일 때의 상기 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, CME의 3차원 구조를 반구 및 원뿔이 결합된 형태로 가정한 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 이용하여 단일 위성 관측 데이터로부터 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출할 수 있다. 따라서, 우주기상 예보를 시행하는 기관에서 CME와 관련한 태양활동 및 지자기폭풍 예보 모델을 이용할 때 입력인자로 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 콘 모델 투영부의 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 태양의 코로나그래프 이미지를 이용하여 콘 모델을 추정하는 예를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 풀 아이스크림 콘 모델의 기하학적 구조의 예를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 풀 아이스크림 콘 모델을 복수의 플랫 콘 모델들로 분할하는 예를 도시한 것이다.
도 6은 추정된 쉘로우 아이스크림 콘 모델 및 풀 아이스크림 콘 모델 파라미터의 결과를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템을 이용하여 산출된 측정 투영속도와 관측 투영속도의 비교 결과를 도시한 것이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기존 모델을 이용하여 획득된 방출 속도의 비교 결과를 도시한 것이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기존 모델을 이용하여 획득된 각도 폭의 비교 결과를 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기존 모델을 이용하여 콘 축과 스카이 평면 사이의 각도를 비교한 결과를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 동작 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템(100)은 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME(halo Coronal Mass Ejection, 헤일로 코로나질량방출)의 복수의 방위각 방향들에 따른 데이터로부터 관측 투영속도를 산출하고, 관측 투영속도로부터 획득된 3차원 인자의 초기 값으로 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 구성하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영하며, 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리에서 산출된 측정 투영속도와 관측 투영속도의 최소 에러 값에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템(100)은 초기 3차원 인자 획득부(110), 콘 모델 투영부(120), 측정 투영속도 산출부(130) 및 3차원 인자 산출부(140)를 포함한다.
초기 3차원 인자 획득부(110)는 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME의 복수의 방위각 방향들(azimuthal directions)에 따른 높이(height) 및 시간(time) 데이터로부터 관측 투영속도(observed projection speeds)를 산출하고, 산출된 관측 투영속도로부터 3차원 인자의 초기 값을 획득한다.
초기 3차원 인자 획득부(110)는 복수의 방위각 방향들에 따른 높이 및 시간 데이터로부터 선형근사법(linear fitting method)을 이용하여 관측 투영속도를 산출하고, 산출된 관측 투영속도 및 태양표면관측자료로부터 풀 아이스크림 콘 모델을 구성하기 위한 방출 속도(radial velocity), 각도 폭(angular width) 및 소스 위치(source location)을 포함하는 3차원 인자의 초기 값을 획득할 수 있다.
예를 들어, 복수의 방위각 방향들은 15°의 간격으로 형성될 수 있으며, 초기 3차원 인자 획득부(110)는 태양(10)에서 발생한 헤일로 CME(20)를 감지하고, 그에 대한 정보를 포함하는 단일 위성 관측 데이터로부터 헤일로 CME(20)의 복수의 방위각 방향들에 따른 높이 및 시간 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 초기 3차원 인자 획득부(110)는 획득된 헤일로 CME(20)의 단일 위성 관측 데이터로부터 복수의 방위각 방향들에 대한 높이 및 시간 데이터를 선형근사법에 적용하여 관측 투영속도를 산출할 수 있다.
헤일로 CME(20)는 태양(10) 디스크 면에서 발생하고, 각너비가 120° 이상인 CME를 일컫을 수 있다. 또한, 상기 단일 위성 관측 데이터는 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory), LASCO(Large Angle and Spectrometric Coronagraph), STEREO-A 및 STEREO-B 중 적어도 어느 하나에 의해 획득되는 태양(10)에 대한 헤일로 CME(20) 관련 데이터일 수 있다. 또한, 상기 태양표면관측자료는 단일 위성 관측 데이터로부터 획득될 수 있다.
초기 3차원 인자 획득부(110)는 산출된 관측 투영속도 및 태양관측자료로부터 헤일로 CME(20)의 3차원 인자의 초기 값을 획득할 수 있다. 여기서, 3차원 인자는 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치를 포함한다.
상기 방출 속도는 산출된 관측 투영속도의 최대값으로부터 획득될 수 있으며, 상기 소스 위치는 플레어 위치(flare location) 또는 활동영역(active region)으로부터 획득될 수 있고, 상기 각도 폭은 헤일로 CME(20)의 형상으로부터 획득될 수 있다.
초기 3차원 인자 획득부(110)는 태양관측자료를 이용하여 플레어(flare) 발생 위치나 활동영역(Active region) 위치와 같은 소스 위치(source location)의 초기값을 획득할 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템(100)의 콘 모델 투영부(120)에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 콘 모델 투영부의 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템(100)의 콘 모델 투영부(120)는 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델을 구성하여 스카이 평면 상에 투영한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템(100)의 콘 모델 투영부(120)는 모델 파라미터 산출 모듈(121), 콘 모델 분할 모듈(122) 및 포인트 획득 모듈(123)을 포함할 수 있다.
모델 파라미터 산출 모듈(121)은 관측 투영속도 및 태양표면관측자료로부터 획득된 방출 속도 및 각도 폭으로부터 풀 아이스크림 콘 모델의 곡률반경 및 원점으로부터 반구면(hemisphere)까지의 거리를 포함하는 모델 파라미터(parameter)를 산출할 수 있다.
콘 모델 분할 모듈(122)은 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 구성된 풀 아이스크림 콘 모델을 복수의 플랫 콘 모델(flat cone models)들로 분할하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영할 수 있다.
예를 들면, 콘 모델 분할 모듈(122)은 풀 아이스크림 콘 모델의 곡률반경 및 원점으로부터 반구면까지의 거리를 포함하는 모델 파라미터를 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델을 높이 및 각도 폭이 서로 다른 복수의 플랫 콘 모델들로 분할하여 2차원 평면인 스카이 평면 상에 투영할 수 있다.
실시예에 따라서, 콘 모델 분할 모듈(122)은 풀 아이스크림 콘 모델의 가장 넓은 면으로부터 반구면까지의 높이를 n등분하여 각각의 크기가 다른 복수 개의 플랫 콘 모델들로 분할한 후, 스카이 평면 상에 투영할 수 있다.
포인트 획득 모듈(123)은 스카이 평면 상에 투영된 복수의 플랫 콘 모델들로부터 각도 폭의 최대값을 나타내는 포인트(point)를 획득할 수 있다. 보다 상세하게는 포인트 획득 모듈(123)은 스카이 평면 상에 투영된 복수의 플랫 콘 모델들 중 평면의 가장 외곽에 투영되는 플랫 콘 모델로부터 포인트를 획득할 수 있다.
예를 들어, 포인트 획득 모듈(123)은 각도 폭이 가장 넓은 지점에 위치하는 포인트보다 외곽에 투영되는 포인트를 획득하기 위해 풀 아이스크림 콘 모델을 복수 개의 플랫 콘 모델로 분할하고, 분할된 복수 개의 플랫 콘 모델들을 스카이 평면 상에 투영시켜 투영된 위치에서의 가장 외곽에 투영되는 플랫 콘 모델로부터 포인트를 획득할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템(100)의 측정 투영속도 산출부(130)는 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리(outer boundary)에서 측정 투영속도(estimated projection speeds)를 산출한다.
측정 투영속도 산출부(130)는 스카이 평면 상에 투영된 복수의 플랫 콘 모델들 중 가장 외곽에 투영되는 플랫 콘 모델로부터 획득되는 포인트들로부터 아우터 바운더리를 획득할 수 있다. 또한, 측정 투영속도 산출부(130)는 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치의 값을 기반으로 방위각 방향들 및 아우터 바운더리에서의 측정 투영속도를 산출할 수 있다.
예를 들어, 측정 투영속도 산출부(130)는 스카이 평면 상에 투영된 풀 아이스크림 콘의 투영속도를 획득하기 위해서는 풀 아이스크림 콘 모델의 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치의 값이 필요하며, 24개의 방위각 방향들에서의 투영속도를 산출할 수 있고, 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리에 위치한 24개의 포인트들에서의 투영속도를 산출할 수 있다.
3차원 인자 산출부(140)는 관측 투영속도와, 측정 투영속도를 비교하여 에러 값이 최소값일 때의 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출한다.
3차원 인자 산출부(140)는 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리에서 측정된 측정 투영속도와 관측 투영속도의 RMS 에러(Root Mean Square Error) 값을 비교하고, 비교된 RMS 에러 값이 최소값일 때의 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출할 수 있다.
또한, 3차원 인자 산출부(140)는 풀 아이스크림 콘 모델을 구성하기 위한 방출 속도(V), 각도 폭(α) 및 소스 위치(
Figure 112016063181819-pat00001
,
Figure 112016063181819-pat00002
) 중 적어도 어느 하나의 값을 변경하여 측정 투영속도를 재산출할 수 있으며, 재산출된 측정 투영속도와 관측 투영속도의 RMS 에러 값을 비교하고, RMS 에러 값이 최소값을 획득할 때까지 측정 투영속도 값을 반복하여 산출할 수 있다.
예를 들어, 3차원 인자 산출부(140)는 측정 투영속도와 관측 투영속도의 RMS 에러 값을 비교하여 RMS 에러 값을 일시적으로 저장하고, 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치 중 적어도 어느 하나를 변경하여 측정 투영속도를 재산출하여 재산출된 측정 투영속도와 관측 투영속도의 RMS 에러 값을 비교할 수 있다. 전술한 바와 같이, 3차원 인자 산출부(140)는 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치 중 적어도 어느 하나를 반복적으로 변경하여 측정 투영속도를 반복 산출할 수 있고, 반복 산출된 측정 투영속도와 관측 투영속도 사이의 RMS 에러 값을 비교하여 RMS 에러 값의 최소값이 획득될 때까지 반복 수행할 수 있다.
이에 따라서, 3차원 인자 산출부(140)는 최소값을 나타내는 RMS 에러 값을 산출하고, 산출된 RMS 에러 값일 때의 헤일로 CME의 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치의 값을 포함하는 3차원 인자를 획득할 수 있다.
실시예에 따라서, 상기 방출 속도는 관측 투영속도의 최대값×0.5 내지 관측 투영속도의 최대값×2 범위에 포함될 수 있으며, 상기 각도 폭은 20도 내지 170도 범위 내에 포함될 수 있고, 상기 소스 위치는 플레어 위치(flare location)의 ±15도 범위 이내에 포함될 수 있다.
실시예에 따라서, 측정 투영속도의 값은 풀 아이스크림 콘 모델을 구성하는 3차원 인자들 중 하나라도 값이 변경되는 경우, 풀 아이스크림 콘 모델을 스카이 평면 상에 투영되어 변경된다. 그러나, 관측 투영속도의 값은 풀 아이스크림 콘 모델의 3차원 인자에 관계없이 변경되지 않으므로 관측 투영속도와 측정 투영속도를 비교하여 획득되는 RMS 에러 값의 최소값은 3차원 인자들의 변화에 따라 달라질 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 태양의 코로나그래프 이미지를 이용하여 콘 모델을 추정하는 예를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 3a는 태양의 코로나그래프 이미지를 도시한 것이고, 도 3b는 코로나그래프 이미지에 원뿔 형상의 파라미터를 적용한 예를 도시한 것이며, 도 3c는 원뿔 형상의 파라미터를 이용하여 콘 모델을 추정하는 예를 도시한 것이다.
도 3a를 참조하면, 코로나그래프 이미지는 태양 핵(311)을 포함하는 태양(310)에서 발생한 CME(320)의 형상을 나타낸다.
도 3b는 원뿔 형상의 파라미터를 도 3a에 도시된 코로나그래프 이미지에 적용한 예를 나타내며, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 코로나그래프 이미지에 적용된 원뿔 형상의 파라미터를 이용하여 태양 핵(311)의 중심(312)을 기준으로 CME(320) 외곽까지의 거리(distance), CME(320)의 곡률반경, CME(320)의 선형 각도 및 각도 폭(angular width)을 획득할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 코로나그래프 이미지에 적용된 원뿔 형상의 파라미터를 이용하여 플랫 콘 모델(flat cone model), 쉘로우 아이스크림 콘 모델(shallow ice-cream cone model) 및 풀 아이스크림 콘 모델(full ice-cream cone model) 중 적어도 어느 하나의 모델을 추정할 수 있다.
예를 들어 도 3c를 참조하면, 태양 핵(311)의 중심(312)으로부터 CME의 가장자리(321)까지의 거리(r), CME의 각도 폭(α), CME의 중심(325)에서 CME의 가장자리(321)까지의 거리(c), CME의 각도 폭(α)에 따른 반구면 지점(322, 323) 사이의 절반 선형 폭(linear width)(a) 및 CME의 선형 폭의 중점(324)부터 CME의 가장자리(321)까지의 거리(a')를 획득할 수 있다.
또한, 획득된 값들을 이용하여 비율 값을 포함하는 복수의 파라미터를 획득할 수 있으며, 첫 번째 파라미터는 태양 핵(311)의 중심(312)으로부터 CME의 가장자리(321)까지의 거리에 CME의 중심(325)에서 CME의 가장자리(321)까지의 거리의 비율(c/r)이고, 두 번째 파라미터는 CME의 절반 선형 폭에 CME의 선형 폭의 중점(324)부터 CME의 가장자리(321)까지의 거리의 비율(a'/a)이다.
플랫 콘 모델은 첫 번째 파라미터의 값이 대략 무한대를 나타내고, 두 번째 파라미터의 값은 0에 근접하게 나타낸다. 쉘로우 아이스크림 콘 모델은 첫 번째 파라미터의 값이 1에 근접하게 나타내며, 풀 아이스크림 콘 모델은 두 번째 파라미터의 값이 1에 근접하게 나타낸다.
즉, 코로나그래프 이미지를 이용하여 획득되는 첫 번째 파라미터 및 두 번째 파라미터의 값에 기반하여 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 플랫 콘 모델, 쉘로우 아이스크림 콘 모델 및 풀 아이스크림 콘 모델 중 적어도 어느 하나의 콘 모델을 추정할 수 있다.
도 6은 추정된 쉘로우 아이스크림 콘 모델 및 풀 아이스크림 콘 모델의 파라미터 결과를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 6은 26 CMEs 중 쉘로우 아이스크림 콘 모델 및 풀 아이스크림 콘 모델로 분류된 파라미터의 결과를 도시한 것이다.
첫 번째 파라미터(c/r)의 범위는 0.35 내지 1.01을 나타내고, 0.58의 평균 값(mean values)을 나타낸다. 또한, 두 번째 파라미터(a'/a)의 범위는 0.48 내지 0.95를 나타내고, 0.79의 평균 값을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 26 CMEs는 두 개의 그룹으로 나뉜 것을 확인할 수 있으며, 26 CMEs 중 대부분인 21 CMEs는 두 번째 파라미터(a'/a)의 값이 1에 근접한 풀 아이스크림 콘 모델에 포함된 것을 확인할 수 있고, 5 CMEs는 첫 번째 파라미터(c/r)의 값이 1에 근접한 쉘로우 아이스크림 콘 모델에 포함된 것을 확인할 수 있다. 즉, 림브 CME(limb CME)의 비율이 풀 아이스크림 콘 모델에 가장 근접한 것을 확인할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 풀 아이스크림 콘 모델에 대한 기하학적 구조의 예를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 4a는 풀 아이스크림 콘 모델의 헬리오센트릭 좌표계(heliocentric coor-dinate system) 및 콘 좌표계(cone coor-dinate system) 사이의 관계를 도시한 것이고, 도 4b는 2차원 평면에 반영된 풀 아이스크림 콘 모델의 예를 도시한 것이다.
도 4a는 풀 아이스크림 콘 모델의 기하학적 구조 및 헬리오센트릭 좌표계(xh, yh, zh) 및 콘 좌표계(xc, yc, zc) 사이의 관계를 나타낸다. 헬리오센트릭 좌표계에서 xh 축은 지구와 2차원 평면(yh, zh) 방면을 나타내며, 콘 좌표계에서 zc축은 원뿔의 중심 축에 놓여 있고, 콘의 단면에 평행한 면(yc, zc)을 나타낸다.
또한,
Figure 112016063181819-pat00003
및
Figure 112016063181819-pat00004
는 헬리오센트릭 좌표계에서의 여위도(colatitude) 및 경도(longitude)를 의미하고, α는 각도 폭(angular width)을 의미하며,
Figure 112016063181819-pat00005
는 평면과 원뿔의 중심 축 사이의 각도(
Figure 112016063181819-pat00006
)를 의미한다.
도 4b는 2차원 평면(yh, zh)에 반영된 풀 아이스크림 콘 모델의 구조를 나타낸다. 또한, r은 태양 핵의 중심(410)부터 원뿔의 탑(CME의 가장자리, 412)까지의 거리를 의미한다. 이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 하기의 [수식 1] 및 [수식 2]를 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델의 곡률반경(a) 및 원점(410)으로부터 반구면(hemisphere, 411)까지의 거리(
Figure 112016063181819-pat00007
)를 산출할 수 있다.
[수식 1]
Figure 112016063181819-pat00008
[수식 2]
Figure 112016063181819-pat00009
여기서, a는 반구형 전면(hemispherical front)의 곡률 반경(curvature radius)를 의미하고,
Figure 112016063181819-pat00010
는 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 측면 거리를 의미한다(a는 각도 폭(α)이 가장 넓은 반구면(411 및 413)에서 곡률 반경의 중심(414)까지의 거리를 의미하고,
Figure 112016063181819-pat00011
는 태양 핵의 중심(410)부터 각도 폭이 가장 넓은 반구면(411)까지의 거리를 의미한다.).
즉, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 모델 파라미터 산출 모듈은 r 및 α을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델의 곡률반경(a) 및 원점(410)으로부터 반구면(411)까지의 거리(
Figure 112016063181819-pat00012
)를 산출할 수 있으며, 산출된 모델 파라미터를 기반으로 도 4b와 같은 구조를 구현할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 풀 아이스크림 콘 모델을 복수의 플랫 콘 모델들로 분할하는 예를 도시한 것이다.
보다 상세하게는 도 5a는 2차원 평면에 반영된 풀 아이스크림 콘 모델 및 플랫 콘 모델을 비교한 예를 도시한 것이고, 도 5b는 서로 다른 높이 및 각도 폭으로 형성된 복수의 플랫 콘 모델들로 구성되는 풀 아이스크림 콘 모델의 예를 도시한 것이다.
도 5a를 참조하면, 스카이 평면(501) 상에 풀 아이스크림 콘 모델 및 플랫 콘 모델을 투영하는 경우 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 투영된 플랫 콘 모델의 아우터 바운더리(outer boundary)는 반구면의 가장 넓은 부분에 대응하는 것을 확인할 수 있다(
Figure 112016063181819-pat00013
).
또한 도 5a를 참조하면, 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리는 반구면의 가장 넓은 부분에 항상 일치하지 않을 수 있다. 일실시예에 따라서, 콘 모델의 중심 축이 태양지구 라인(Sun-Earth line)에 놓여있지 않은 경우, 풀 아이스크림 콘 모델의 반구형 전면(hemispherical front)의 임의의 포지션(positions)은 반구면의 가장 넓은 부분이 아닌 아우터 바운더리에 투영될 수 있다(
Figure 112016063181819-pat00014
).
실시예에 따라서, 포인트(C)의 위치는 임의의 위치를 나타낼 수 있으므로, 포인트(C)와 같이 각도 폭(angular width)이 가장 큰 포인트(B)보다 외곽에 투영되는 위치들을 획득하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 풀 아이스크림 콘 모델을 복수 개의 플랫 콘 모델로 분할하여 스카이 평면(501) 상에 투영시키고, 투영된 복수 개의 플랫 콘 모델의 위치를 확인하여 가장 외곽에 투영된 플랫 콘 모델로부터 포인트(C)를 획득할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리를 획득하기 위해, 풀 아이스크림 콘 모델을 서로 다른 높이 및 각도 폭으로 구성된 n 개의 플랫 콘 모델들로 분할할 수 있다. 콘 모델의 가장 넓은 면으로부터 반구면까지의 높이(a)를 n등분하여 각각의 크기가 다른 복수 개의 플랫 콘 모델을 구성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 하기의 [수식 3], [수식 4] 및 [수식 5]를 이용하여 n개의 플랫 콘 모델을 나타내는 파라미터(
Figure 112016063181819-pat00015
)를 획득할 수 있다.
[수식 3]
Figure 112016063181819-pat00016
[수식 4]
Figure 112016063181819-pat00017
[수식 5]
Figure 112016063181819-pat00018
여기서, i = 1, 2, 3,…, n를 나타내며, n은 플랫 콘 모델의 수를 의미하고,
Figure 112016063181819-pat00019
는 원점(510)부터 외곽의 반구면(521, 531, 541, 551 또는 522, 532, 542, 552)까지의 거리를 의미하며, α는 복수의 플랫 콘 모델의 각도 폭을 의미하고, a는 반구형 전면에서의 곡률 반경을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 분할된 복수의 플랫 콘 모델들 각각에 대해 하기의 [수식 6], [수식 7] 및 [수식 8]을 이용하여 스카이 평면(501) 상에 투영시킬 수 있다.
[수식 6]
Figure 112016063181819-pat00020
[수식 7]
Figure 112016063181819-pat00021
[수식 8]
Figure 112016063181819-pat00022
여기서,
Figure 112016063181819-pat00023
는 투영 전 풀 아이스크림 콘 모델과 2차원 평면 사이의 각도를 의미하고,
Figure 112016063181819-pat00024
는 스카이 평면(501)에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 방위각 방향들을 의미하며,
Figure 112016063181819-pat00025
는 헬리오센트릭 좌표계를 의미한다.
또한, V는 방출 속도를 의미하고, α는 각도 폭을 의미하며,
Figure 112016063181819-pat00026
및
Figure 112016063181819-pat00027
는 소스 위치를 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 투영된 위치에서의 가장 외곽에 투영되는 플랫 콘 모델로부터 포인트를 획득할 수 있다.
예를 들어 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 스카이 평면(sky plane, 501)에 투영된 복수의 플랫 콘 모델의 포인트들의 거리(
Figure 112016063181819-pat00028
,
Figure 112016063181819-pat00029
,
Figure 112016063181819-pat00030
,
Figure 112016063181819-pat00031
)로부터 가장 외곽에 투영되는 플랫 콘 모델(
Figure 112016063181819-pat00032
)을 획득할 수 있고, 획득된 가장 외곽에 위치하는 플랫 콘 모델로부터 포인트를 획득할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 복수의 플랫 콘 모델의 포인트들에 따른 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리를 획득할 수 있으며, 획득된 아우터 바운더리에서의 측정 투영속도를 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템을 이용하여 산출된 측정 투영속도와 관측 투영속도의 비교 결과를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 7은 헤일로 CME에 대한 풀 아이스크림 콘 모델의 3차원 인자를 이용하여 산출된 투영속도와, 단일 위성 관측 데이터로부터 산출된 투영속도를 비교한 결과를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 단일 위성 관측 데이터는 실시예에 따라서 CDAW LASCO CME 데이터일 수 있으며, 약 2125km s-1의 스카이 평면 속도(sky plane speed) 및 N31W53(
Figure 112016063181819-pat00033
)의 플레어 위치(flare location) 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 단일 위성 관측 데이터는 풀 아이스크림 콘 모델로부터 산출된 3차원 인자에 기반하여 2200km s-1의 방출 속도(radial velocity), 120°의 각도 폭(angular width) 및 N35W45(
Figure 112016063181819-pat00034
)의 소스 위치(source location) 데이터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 소스 위치는 플레어 위치로부터 획득될 수 있고, 방출 속도는 스카이 평면 스피드보다 약간 높은 값을 나타낼 수 있으며, 획득된 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치의 값은 소스 위치가
Figure 112016063181819-pat00035
일 때의 결과일 수 있다.
태양의 중심으로부터 멀리 떨어진 헤일로 CME()는 태양의 중심 부근에서 발생하는 헤일로 CME(
Figure 112016063181819-pat00037
)보다 투영 효과에 의한 영향을 덜 받을 수 있다(또한, CME의 각도 폭은 120°이므로, 일반 각도(360°)의 1/3이다.).
즉, 헤일로 CME의 각도 폭은 투영 효과로 인해 과대평가(overestimated)될 위험이 있으므로, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 산출된 헤일로 CME의 각도 폭과 단일 위성 관측 데이터로부터 산출된 각도 폭을 비교하였다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템을 이용하여 헤일로 CME에 대한 풀 아이스크림 콘 모델의 3차원 인자를 이용하여 산출된 투영속도와, 단일 위성 관측 데이터로부터 산출된 투영속도를 비교한 결과 거의 일치하는 것을 확인할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기존 모델을 이용하여 획득된 방출 속도의 비교 결과를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기하학적 삼각법(geometrical triangulation method)을 이용하여 획득된 방출 속도(radial velocity)의 비교 결과를 도시한 것이고, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 GCS 모델(Graduated Cylindrical Shell model)을 이용하여 획득된 방출 속도의 비교 결과를 도시한 것이다.
실시예에 따라서, 상기 GCS 모델은 SOHO 및 STEREO 데이터를 이용하는 모델일 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 도 8a에서의 상관 계수(Correlation coefficients, CC)는 0.97이고, 도 8b에서의 상관 계수는 0.94이다. 또한, 도 8a에서 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기하학적 삼각법(geometrical triangulation method)의 방출 속도에 대한 RMS 에러 값(Root Mean Square error)은 191kms-1이고, 도 8b에서 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 GCS 모델(Graduated Cylindrical Shell model)의 방출 속도에 대한 RMS 에러 값은 313kms-1이다.
또한 도 8a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템으로부터 획득된 방출 속도(
Figure 112016063181819-pat00038
)와 기하학적 삼각법을 이용하여 획득된 방출 속도(
Figure 112016063181819-pat00039
)의 차이에 의한 평균 값(
Figure 112016063181819-pat00040
)은 154kms-1을 나타낸다. 도 8b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템으로부터 획득된 방출 속도(
Figure 112016063181819-pat00041
)와 GCS 모델을 이용하여 획득된 방출 속도(
Figure 112016063181819-pat00042
)의 차이에 의한 평균 값(
Figure 112016063181819-pat00043
)은 236kms-1을 나타낸다.
즉, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템으로부터 획득된 방출 속도의 값이 기하학적 삼각법 또는 GCS 모델로부터 획득된 방출 속도의 값보다 큰 것을 확인할 수 있는데, 이는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 풀 아이스크림 콘 모델을 이용하여 CME의 바디 구조(body structure) 및 쇼크 구조(shock structure)를 포함하는 브라이트 구조들(bright structures)을 모두 고려함으로써, 보다 정확한 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하기 때문이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기존 모델을 이용하여 획득된 각도 폭의 비교 결과를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 9a는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기하학적 삼각법(geometrical triangulation method)을 이용하여 획득된 각도 폭(angular width)의 비교 결과를 도시한 것이고, 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 GCS 모델(Graduated Cylindrical Shell model)을 이용하여 획득된 각도 폭의 비교 결과를 도시한 것이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 도 9a에서의 상관 계수(Correlation coefficients, CC)는 0.76이고, 도 9b에서의 상관 계수는 0.76이다. 또한, 도 9a에서 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기하학적 삼각법(geometrical triangulation method)의 각도 폭에 대한 RMS 에러 값은 15°이고, 도 9b에서 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 GCS 모델(Graduated Cylindrical Shell model)의 각도 폭에 대한 RMS 에러 값은 23°이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 풀 아이스크림 콘 모델로부터 획득된 각도 폭은 기하학적 삼각법과 유사하고, GCS 모델보다는 약간 더 큰 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이러한 차이는 GCS 모델의 기하학적 특성에 의해 이해될 수 있는데, 일반적으로 CME 바디 구조(CME body structure)는 GCS 모델에 기초하여 3차원 인자가 결정된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 풀 아이스크림 콘 모델은 CME 바디 구조와 쇼크 구조(shock structure)을 포함하는 구조이므로, GCS 모델에서의 CME 각도 폭은 풀 아이스크림 콘 모델보다 작을 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기존 모델을 이용하여 콘 축과 스카이 평면 사이의 각도를 비교한 결과를 도시한 것이다.
보다 상세하게는, 도 10a는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템 및 기하학적 삼각법 각각에서 획득된 콘 축과 스카이 평면(sky plane) 사이의 각도를 비교한 결과를 도시한 것이고, 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템 및 GCS 모델 각각에서 획득된 콘 축과 스카이 평면 사이의 각도를 비교한 결과를 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과, 기하학적 삼각법 및 GCS 모델 각각의 소스 위치(source location,
Figure 112016063181819-pat00044
)을 나타내는
Figure 112016063181819-pat00045
의 비교 결과를 나타낸다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템과 기하학적 삼각법 및 GCS 모델 각각의
Figure 112016063181819-pat00046
-값에 대한 상관 계수(correlation coefficients, CC)는 0.98이고, RMS 에러 값은 11°이다. 이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템은 풀 아이스크림 콘 모델을 이용하여 최적의 소스 위치를 획득할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 동작 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 단계 1110에서 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME(halo Coronal Mass Ejection, 헤일로 코로나질량방출)의 복수의 방위각 방향들(azimuthal directions)에 따른 높이(height) 및 시간(time) 데이터로부터 관측 투영속도(observed projection speeds)를 산출한다.
단계 1110은 복수의 방위각 방향들에 따른 높이 및 시간 데이터로부터 선형근사법(linear fitting method)을 이용하여 관측 투영속도를 산출하는 단계일 수 있다.
단계 1120에서 산출된 관측 투영속도 및 태양표면관측자료로부터 방출 속도(radial velocity), 각도 폭(angular width) 및 소스 위치(source location)을 포함하는 3차원 인자의 초기 값을 획득한다.
단계 1130에서 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 구성하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영한다.
단계 1130은 획득된 방출 속도 및 각도 폭으로부터 풀 아이스크림 콘 모델의 곡률반경 및 원점으로부터 반구면(hemisphere)까지의 거리를 포함하는 모델 파라미터(parameter)를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 단계 1130은 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 구성된 풀 아이스크림 콘 모델을 스카이 평면 상에 투영하여 복수의 플랫 콘 모델(flat cone models)들로 분할하는 단계 및 스카이 평면 상에 투영된 복수의 플랫 콘 모델들로부터 각도 폭의 최대값을 나타내는 포인트를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
단계 1140에서 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리에서 측정 투영속도를 산출한다.
단계 1140은 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치의 값을 기반으로 방위각 및 아우터 바운더리에서의 측정 투영속도를 산출하는 단계일 수 있다.
단계 1150에서 관측 투영속도와 측정 투영속도를 비교하여 에러 값이 최소값일 때의 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출한다.
단계 1150은 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리에서 측정된 측정 투영속도와, 관측 투영속도 각각의 RMS 에러 값(Root Mean Square Error)을 비교하여 각각의 RMS 에러 값이 최소값일 대의 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 단계일 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템
10, 310: 태양
311: 태양 핵
312, 410, 510: 태양 핵의 중심(원점)
20, 320: CME(헤일로 CME)
321, 412: CME의 가장자리
322, 323, 411, 413, 521, 522, 531, 532, 541, 542, 551, 552: CME 각도 폭에 따른 반구면 지점
324, 414: CME의 선형 폭의 중점
325: CME의 중심

Claims (16)

  1. 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME(halo Coronal Mass Ejection, 헤일로 코로나질량방출)의 복수의 방위각 방향들(azimuthal directions)에 따른 높이(height) 및 시간(time) 데이터로부터 관측 투영속도(observed projection speeds)를 산출하고, 상기 산출된 관측 투영속도로부터 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 초기 3차원 인자 획득부;
    상기 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 구성하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영하는 콘 모델 투영부;
    상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리(outer boundary)에서 측정 투영속도(estimated projection speeds)를 산출하는 측정 투영속도 산출부; 및
    상기 관측 투영속도와 상기 측정 투영속도를 비교하여 에러 값이 최소값일 때의 상기 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 3차원 인자 산출부
    를 포함하고,
    상기 초기 3차원 인자 획득부는
    상기 복수의 방위각 방향들에 따른 상기 높이 및 시간 데이터로부터 선형근사법(linear fitting method)을 이용하여 상기 관측 투영속도를 산출하고, 상기 산출된 관측 투영속도 및 태양표면관측자료로부터 상기 풀 아이스크림 콘 모델을 구성하기 위한 방출 속도(radial velocity), 각도 폭(angular width) 및 소스 위치(source location)을 포함하는 상기 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콘 모델 투영부는
    상기 관측 투영속도로부터 획득된 상기 방출 속도 및 상기 각도 폭으로부터 상기 풀 아이스크림 콘 모델의 곡률반경 및 원점으로부터 반구면(hemisphere)까지의 거리를 포함하는 모델 파라미터(parameter)를 산출하는 모델 파라미터 산출 모듈
    을 포함하는 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 콘 모델 투영부는
    상기 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 구성된 상기 풀 아이스크림 콘 모델을 복수의 플랫 콘 모델(flat cone models)들로 분할하여 상기 스카이 평면 상에 투영하는 콘 모델 분할 모듈; 및
    상기 스카이 평면 상에 투영된 상기 복수의 플랫 콘 모델들로부터 상기 각도 폭의 최대값을 나타내는 포인트를 획득하는 포인트 획득 모듈
    을 더 포함하는 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 콘 모델 분할 모듈은
    상기 스카이 평면 상에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델을 높이 및 각도 폭이 서로 다른 상기 복수의 플랫 콘 모델들로 분할하는
    헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 포인트 획득 모듈은
    상기 스카이 평면 상에 투영된 복수의 플랫 콘 모델들 중 평면의 가장 외곽에 투영되는 플랫 콘 모델로부터 상기 포인트를 획득하는
    헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정 투영속도 산출부는
    상기 가장 외곽에 투영되는 플랫 콘 모델로부터 획득되는 상기 포인트로부터 상기 아우터 바운더리를 획득하는
    헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정 투영속도 산출부는
    상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치의 값을 기반으로 방위각 및 상기 아우터 바운더리에서의 상기 측정 투영속도를 산출하는
    헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 인자 산출부는
    상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 상기 아우터 바운더리에서 측정된 상기 측정 투영속도와, 상기 관측 투영속도 각각의 RMS 에러(Root Mean Square Error) 값을 비교하여 최소값일 때의 상기 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는
    헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 3차원 인자 산출부는
    상기 풀 아이스크림 콘 모델을 구성하기 위한 상기 방출 속도, 상기 각도 폭, 및 상기 소스 위치 중 적어도 어느 하나의 값을 변경하여 상기 측정 투영속도와 상기 관측 투영속도의 RMS 에러 값을 산출하는
    헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 3차원 인자 산출부는
    상기 측정 투영속도와 상기 관측 투영속도의 RMS 에러 값을 비교하고, 상기 RMS 에러 값이 최소값일 때까지 상기 측정 투영속도를 반복하여 산출하는 것을 특징으로 하는
    헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템.
  12. 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME(halo Coronal Mass Ejection, 헤일로 코로나질량방출)의 복수의 방위각 방향들(azimuthal directions)에 따른 높이(height) 및 시간(time) 데이터로부터 관측 투영속도(observed projection speeds)를 산출하는 단계;
    상기 산출된 관측 투영속도로부터 방출 속도(radial velocity), 각도 폭(angular width) 및 소스 위치(source location)을 포함하는 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 단계;
    상기 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 구성하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영하는 단계;
    상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리(outer boundary)에서 측정 투영속도(estimated projection speeds)를 산출하는 단계; 및
    상기 관측 투영속도와 상기 측정 투영속도를 비교하여 에러 값이 최소값일 때의 상기 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 단계는,
    상기 복수의 방위각 방향들에 따른 상기 높이 및 시간 데이터로부터 선형근사법(linear fitting method)을 이용하여 상기 관측 투영속도를 산출하고, 상기 산출된 관측 투영속도 및 태양표면관측자료로부터 상기 풀 아이스크림 콘 모델을 구성하기 위한 방출 속도(radial velocity), 각도 폭(angular width) 및 소스 위치(source location)을 포함하는 상기 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 단계
    를 포함하는 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 동작 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스카이 평면 상에 투영하는 단계는
    획득된 상기 방출 속도 및 상기 각도 폭으로부터 상기 풀 아이스크림 콘 모델의 곡률반경 및 원점으로부터 반구면(hemisphere)까지의 거리를 포함하는 모델 파라미터(parameter)를 산출하는 단계
    를 포함하는 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 동작 방법.
  14. 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME(halo Coronal Mass Ejection, 헤일로 코로나질량방출)의 복수의 방위각 방향들(azimuthal directions)에 따른 높이(height) 및 시간(time) 데이터로부터 관측 투영속도(observed projection speeds)를 산출하는 단계;
    상기 산출된 관측 투영속도로부터 방출 속도(radial velocity), 각도 폭(angular width) 및 소스 위치(source location)을 포함하는 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 단계;
    상기 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 구성하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영하는 단계;
    상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리(outer boundary)에서 측정 투영속도(estimated projection speeds)를 산출하는 단계; 및
    상기 관측 투영속도와 상기 측정 투영속도를 비교하여 에러 값이 최소값일 때의 상기 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 스카이 평면 상에 투영하는 단계는
    획득된 상기 방출 속도 및 상기 각도 폭으로부터 상기 풀 아이스크림 콘 모델의 곡률반경 및 원점으로부터 반구면(hemisphere)까지의 거리를 포함하는 모델 파라미터(parameter)를 산출하는 단계;
    상기 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 구성된 상기 풀 아이스크림 콘 모델을 상기 스카이 평면 상에 투영하여 복수의 플랫 콘 모델(flat cone models)들로 분할하는 단계; 및
    상기 스카이 평면 상에 투영된 상기 복수의 플랫 콘 모델들로부터 상기 각도 폭의 최대값을 나타내는 포인트를 획득하는 단계
    를 포함하는 헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 동작 방법.
  15. 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME(halo Coronal Mass Ejection, 헤일로 코로나질량방출)의 복수의 방위각 방향들(azimuthal directions)에 따른 높이(height) 및 시간(time) 데이터로부터 관측 투영속도(observed projection speeds)를 산출하는 단계;
    상기 산출된 관측 투영속도로부터 방출 속도(radial velocity), 각도 폭(angular width) 및 소스 위치(source location)을 포함하는 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 단계;
    상기 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 구성하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영하는 단계;
    상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리(outer boundary)에서 측정 투영속도(estimated projection speeds)를 산출하는 단계; 및
    상기 관측 투영속도와 상기 측정 투영속도를 비교하여 에러 값이 최소값일 때의 상기 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 측정 투영속도를 산출하는 단계는
    상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 방출 속도, 각도 폭 및 소스 위치의 값을 기반으로 방위각 및 상기 아우터 바운더리에서의 상기 측정 투영속도를 산출하는
    헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 동작 방법.
  16. 단일 위성 관측 데이터로부터 획득한 헤일로 CME(halo Coronal Mass Ejection, 헤일로 코로나질량방출)의 복수의 방위각 방향들(azimuthal directions)에 따른 높이(height) 및 시간(time) 데이터로부터 관측 투영속도(observed projection speeds)를 산출하는 단계;
    상기 산출된 관측 투영속도로부터 방출 속도(radial velocity), 각도 폭(angular width) 및 소스 위치(source location)을 포함하는 3차원 인자의 초기 값을 획득하는 단계;
    상기 획득된 3차원 인자의 초기 값을 이용하여 풀 아이스크림 콘 모델(Full ice-cream cone model)을 구성하여 스카이 평면(sky plane) 상에 투영하는 단계;
    상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 아우터 바운더리(outer boundary)에서 측정 투영속도(estimated projection speeds)를 산출하는 단계; 및
    상기 관측 투영속도와 상기 측정 투영속도를 비교하여 에러 값이 최소값일 때의 상기 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 3차원 인자를 산출하는 단계는
    상기 스카이 평면에 투영된 풀 아이스크림 콘 모델의 상기 아우터 바운더리에서 측정된 상기 측정 투영속도와, 상기 관측 투영속도 각각의 RMS 에러(Root Mean Square Error) 값을 비교하여 상기 각각의 RMS 에러 값이 최소값일 때의 상기 헤일로 CME의 3차원 인자를 산출하는
    헤일로 CME의 3차원 인자 산출 시스템의 동작 방법.
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