Глава 3. Обработка данных эксперимента

Всего за время эксперимента было зарегистрировано около 1500 снимков ночного неба, из них проанализировано около тысячи снимков. Остальные, в том числе все данные, полученным 18 марта, оказались непригодными к обработке вследствие влияния облачной дымки. Обработка полученных изображений была произведена в среде Matlab. Все файлы-снимки представлялись в виде цифровых матриц, где каждое значение матрицы было равно измеренному значению тока с пикселя ФПЗС-матрицы в единицах ADC. Единица ADC соответствует 15 фотоэлектронам на пиксель и соответствуют количеству фотонов, пришедших за время экспозиции. Время экспозиции во время эксперимента составляло 15 с.

Обработка файлов заключалась в следующем:

Бралась матрица данных снимка, зарегистрированного в момент перед включением мощного передатчика. Этот файл считался «темновым», т.е. предполагалось, что искусственное оптическое свечение отсутствует (Рис.5.).

Рис.5 «Темновой» файл, зарегистрированный с помощью камеры 16 марта 2010 г. в 20:06 LT. По осям абсцисс и ординат отложены номера пикселов ПЗС-матрицы.

«Темновой» файл выбирался для каждого сеанса свой, по причине влияния заходного тренда. ПЗС-матрица состоит из 578*576 пикселов. Во время регистрации снимка использовалось бинирование (объединение соседних пикселей) по четырем соседним ячейкам матрицы, 2 по горизонтали и 2 по вертикали. Результирующая матрица представляла собой матрицу 288*288 пикселов.

2. Затем бралась матрица данных снимка, зарегистрированного во время воздействия стенда «Сура» или через некоторое время после его выключения - «светлый» файл (Рис.6.). На первый взгляд большой разницы между из рисунками 5 и 6 не наблюдается.

Рис.6. «Светлый» файл, зарегистрированный в 20:08 LT после длительного непрерывного воздействия на ионосферу на частоте 4.3 МГц.

3. Вычитание «темнового» файла из «светлого», и строилось изображение разностной матрицы, которое несло информацию об искусственном свечении (Рис.7.). Предварительно, до вычитания, из снимка убирались наиболее яркие звезды -- звезды с яркостью, превышающей медианное значение по полю снимка более чем на два средних квадратичных отклонения, и их яркость заменялась медианным значением.

На рисунке 7 хорошо видно пятно искусственного свечения в красной линии атомарного кислорода. Темное пятно по краям камеры соответствует искажениям объектива и не несет объективной информации о свечении ночного неба.

Рис.7. Разностная матрица («светлый» файл минус «темновой»).

4. Далее выполнялось текущее усреднение значения яркости искусственного оптического свечения по соседним 3-7 пикселям поля зрения, как по оси абсцисс, так и по оси ординат (Рис.8.).

Рис.8. Результирующий файл после проведения текущего усреднения значения яркости искусственного оптического свечения.

5. Ориентация камеры относительно сторон света и направления магнитного поля определялись путем сравнения имеющихся снимков ночного неба с картой звездного неба, полученной с помощью программы SkyMap для времени регистрации снимка (Рис.9.). Ориентация выполнялась один раз для каждого дня наблюдений. На рисунке 9.1 приведено изображение, полученное с помощью камеры без светофильтра, а на рисунке 9.2 изображение, полученное с помощью программы SkyMap.

Таким образом, удалось определить направления сторон света на полученных снимках, которое показано стрелками на последующих рисунках в разделе анализ данных эксперимента, а также указать направление проекции магнитного поля на поле снимка с учетом данных о склонении магнитного поля в области стенда «Сура» (восточное склонение 10.5°).

6. При анализе снимков проводилась градуировка шкал осей абсцисс и ординат в градусах поля зрения камеры, а также на снимок наносилось прямолинейная проекция диаграммы направленности стенда «Сура» на небосвод шириной 12°, показанная белой окружностью.