XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Достоверность метеорологических прогнозов различных метеорологических ресурсов и приложений при наблюдении полярных сияний
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность
В условиях городской засветки ни звёздного неба, ни тем более полярного сияния до средней интенсивности на небесном своде не видно, поэтому возникает вопрос доверия к метеорологическим прогнозам, представляемым различными веб-ресурсами, а также мобильным приложениям, которые прогнозируют как саму возможность полярного сияния, так и возможность его наблюдать на небосводе.
Цель данной работы определить уровень достоверности предлагаемых метеорологических прогнозов различных метеорологических ресурсов и приложений при наблюдении полярных сияний.
Задачи: сравнить прогноз с фактически наблюдаемым, либо не наблюдаемым полярным сиянием.
Сделать фотофиксацию полярных сияний, используя фотоаппарат Nikon z30 c штатным фотообъективом фокусного расстояния 16 мм, относительного отверстия F/3,5.
Проводятся сравнения архивов погоды двух интернет-метеоресурсов и двух приложений в дни наблюдения в течение трёх дней в декабре месяце 2024 года.
Важно: говоря о метеорологическом прогнозе, мы имеем в виду только уровень облачности, определяемый в процентах различными ресурсами и приложениями. Так как, естественно, что при высокой облачности, ни о каком наблюдении полярного сияния не может идти речь, потому что полярное сияние мы можем видеть только на ясном небе или в разрывах облачности.
Обзор литературы по выбранной теме.
Основная часть
История метеорологии [1]
В глубокой древности человек стремился отыскать признаки, по которым можно было бы судить об изменениях, какие могут в погоде явиться через некоторый промежуток.
Слово «метеорология» - научный анахронизм, дошедший до нас со времен Аристотеля, крупнейшего греческого мыслителя IV в. до н. э., автора «Метеорологики» - трактата о небесных явлениях. Аристотель подобрал ей название, исходя из греческого выражения "та метеора" - предметы в воздухе. К этим «предметам» ученый причислял дожди и кометы, град и метеоры, радуги и полярные сияния, гидрометеоры, то есть «предметы», состоящие из воды или льда.
С развитием Интернета в сети очень много различного рода ресурсов, на которых прогнозируется метеорологическая обстановка на любой населённый пункт в том числе и для города Тарко-Сале [3].
Полярное сияние [2]
Полярные сияния наблюдаются преимущественно в высоких широтах обоих полушарий в овальных зонах-поясах, окружающих магнитные полюса Земли — авроральных овалах. Диаметр авроральных овалов составляет ~ 3000 км во время спокойного Солнца, на дневной стороне граница зоны отстоит от магнитного полюса на 10—16°, на ночной — 20—23°. Поскольку магнитные полюса Земли отстоят от географических на ~12°, полярные сияния наблюдаются в широтах 64—70°, однако во времена солнечной активности авроральный овал расширяется и полярные сияния могут наблюдаться в более низких широтах — на 20—25° южнее или севернее границ их обычного проявления. При наблюдении с поверхности Земли полярное сияние проявляется в виде общего быстро меняющегося свечения неба или движущихся лучей, полос, корон, «занавесей». Длительность полярных сияний составляет от десятков минут до нескольких суток.
Тарко Сале [3]
Это город в России, административный центр Пуровского района Ямало-Ненецкого автономного округа. Широта: 64.9161100° северной широты. Долгота: 77.7745700° восточной долготы.
Существуют сильные сезонные колебания климата. Среднегодовая температура окружающей среды днем -0.7°C, а ночью -7.3°C.
Для нас самым интересным фактом является то, что город Тарко-Сале находится в зоне безусловного наблюдения полярных сияний, согласно карте (рис. 1) приложения (рис.2).
|
Рис. 1 г.Тарко-Сале на карте приложения прогнозов полярного сияния |
Рис. 2 Приложение прогнозов полярного сияния |
Характеристика интернет-ресурсов и приложений, показывающих метеорологические прогнозы и прогнозы полярных сияний.
Интернет-ресурсы метеопрогнозов
В качестве интернет-ресурсов метеопрогнозов были выбраны одни из наиболее часто используемых ресурсов в нашей стране, такие известные как Источник 3 [4] и Источник 4 [5], точнее архивы этих ресурсов за декабрь месяц.
Источник 3 даёт прогноз облачности в виде пиктограммы, по которой сразу видно будут облака, закрывающие небосвод или нет (рис 3).
Рисунок 3 Вид на панель прогнозов в Источнике 3.
Источник 4 даёт прогноз облачности в процентном отношении и прогноз осадков в текстовом режиме (см. рис 4) через каждые 3 часа в течение суток.
Рис.4 Пример прогноза погоды на 1 декабря 2024 года на ресурсе Источника 4
Обзор мобильных приложений, которые прогнозируют и полярные сияния и уровень облачности в текущем населённом пункте.
В качестве таковых мы использовали два приложения.
Первое – Источник 1 [рис. 5].
Примечательно приложение тем, что помимо показа вероятности видимого полярного сияния на горизонте в конкретном месте, оно показывает облачность в виде пиктограммы и в процентах
|
Рис. 5 Окно приложения Источник 1 |
Рис. 6. Источник 2 |
Второе – Источник 2 [рис. 6].
Это мобильное приложение показывает вероятность наблюдения полярного сияния и облачное покрытие, и в виде диаграммы, и в процентах
Даты наблюдений – декабрь месяц 2024 года. Период с 1 декабря по 17 декабря.
Если судить по метеопрогнозам Источника 3 (рис. 3) то видно, что наиболее благоприятными днями будут следующие 4, 9, 10, 15 декабря 2023 года. Итого 4 дня.
Если судить по данным архива Источника 4 [5], то самыми ясными вечерами были бы следующие дни: 2-6 декабря, 8-10 декабря, 13,15,16 декабря. Итого 11 дней.
Осталось совместить прогноз погоды, а значит и облачности с прогнозом полярных сияний используя приложения Источник 1 и Источник 2.
Место наблюдений – берег реки Пякупур 300 метрах от границы города и городских фонарей.
Первая дата: 1 декабря 2023г.
Согласно метеопрогнозам Источника 3 [4] и Источника 4 [5] в этот день должна была быть облачность до 100% значит неба и сияния мы бы не увидели точно.
Согласно приложениям, Источник 1 и Источник 2 вечером этого дня вероятность облачности составляла соответственно 100 % (рис 7) и выше 95% (рис. 8).
|
Рис.7 Прогноз полярного сияния и облачности в приложении Источник 1 1 декабря |
Рис 8. Прогноз полярного сияния и облачности в приложении Источник 2 декабря |
Однако реальность превзошла все наши ожидания (фото 1) и (фото 2)
Всего 1 декабря за период с 17 ч. 56 минут до 19 ч.09 мин. было сделано около 600 фотографий!
Фото 1. Вид на полярное сияние направление Запад на фоне созвездия Дракона, время 18.31. Выдержка 2 секунды, ISO 5000, диафрагма f/4
Фото 1. Вид на полярное сияние направление Север между созвездиями Лира и Большая Медведица, время 18.36. Выдержка 2секунды, ISO 5000, диафрагма f/4
Следующая дата – 12 декабря 2023 года.
Как видно и из прогнозов метеоресурсов, а также прогнозов приложений облачность составляет около 100%
|
Рис.9 Прогноз полярного сияния и облачности в приложении Источник 1 12 декабря |
Рис 10. Прогноз полярного сияния и облачности в приложении Источник 2 12 декабря |
Реальность вы увидите на фото 3 и фото 4. Фото
Фото 3. Вид на полярное сияние направление северо-запад время 21.34. Выдержка 1 секунда, ISO 2000, диафрагма f/0.95
Фото 4. Вид на полярное сияние направление северо-запад время 21.31. Выдержка 1 секунда, ISO 2000, диафрагма f/0.95
Как вы можете наблюдать по фотографиям облачности вообще нет.
И наконец 17 декабря 2023 года
Как видно и из прогнозов метеоресурсов, а также прогнозов приложений облачность составляет около 100%
|
Рис.11 Прогноз полярного сияния и облачности в приложении Источник 1 17 декабря время 20.07 |
Рис 12. Прогноз полярного сияния и облачности в приложении Источник 2 17 декабря, время 20.07 |
Реальность вы увидите на фото 5 и фото 6.
Фото 5. Вид на полярное сияние направление Запад на фоне созвездий Лебедя и Лиры время 20.51, выдержка 1,3 секунды, ISO 8000, диафрагма f/3,5
Фото 6. Вид на полярное сияние направление Север между созвездиями Дракона и Большая Медведица, время 21.07, выдержка 1,3 секунды, ISO 10000, диафрагма f/3,5
Заключение
Результаты сравнений четырёх различных источников прогнозов облачности и фактической видимости приведены в таблице 1.
|
Ресурс |
Дата |
Облачность да/нет, либо в % |
Вероятность наблюдения полярного сияния в % |
Осадки Да/нет |
Фактическая видимость полярного сияния, да/нет |
Достоверность прогноза ресурса Да/нет |
|
Источник 3 |
01.12 |
Да |
- |
Нет |
Да |
Нет |
|
12.12 |
Да |
- |
Нет |
Да |
Нет |
|
|
17.12 |
Да |
- |
Нет |
Да |
Нет |
|
|
Источник 4 |
01.12 |
100 |
- |
Нет |
Да |
Нет |
|
12.12 |
100 |
- |
Нет |
Да |
Нет |
|
|
17.12 |
100 |
- |
Нет |
Да |
Нет |
|
|
Источник 1 |
01.12 |
100 |
55 |
Нет |
Да |
Нет |
|
12.12 |
100 |
34 |
Нет |
Да |
Нет |
|
|
17.12 |
98 |
83 |
Нет |
Да |
Нет |
|
|
Источник 2 |
01.12 |
95 |
64 |
Нет |
Да |
Нет |
|
12.12 |
100 |
28 |
Нет |
Да |
Нет |
|
|
17.12 |
100 |
63 |
Нет |
Да |
Нет |
Таблица 1 Результаты сравнения предсказания уровня облачности с фактическим наблюдением полярного сияния.
Вывод: достоверность метеорологических прогнозов при наблюдении полярных сияний при отсутствии осадков с неба очень низкая. Таким образом сидя дома и глядя на приложение, либо веб-ресурс и верить прогнозам о том, что на небе сильная облачность, а значит наблюдать полярное сияние не получится не стоит.
Лучше выйти на улицу, в зону без городской засветки и посмотреть на небо лично.
Список использованных источников и литературы
1. архивы Яндекс.Погоды и rp5.md
2. https://vk.com/wall6140252_4258
3. Большая российская энциклопедия, 2015. — С. 91-92Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 27). — ISBN 978-5-85270-364-4.
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Тарко-Сале
5. https://yandex.ru/pogoda/tarko-sale/month/december?lat=64.911819&lon=77.761055
6. https://rp5.md/ Архив_погоды_в_Тарко-Сале