Sunspots-Stonyhurst 26-5-2026

 

 

رصد أولي للنشاط الشمسي: خريطة هيليوغرافية للبقع الشمسية باستخدام شبكة ستونيهرست

 

عمار السكجي، فيزيائي نظري

تم بتاريخ 26 حزيران 2026 الساعة 9:30 ص من رصد صورة شمسية من جبال العالوك شمال شرق عمّان باستخدام التلسكوب الذكي “سيستار”، ثم أُضيفت إليها شبكة ستونيهرست الإحداثية بمساعدة تقنيات الذكاء الاصطناعي كمرحلة أولية، بهدف تحديد مواقع البقع الشمسية على سطح الشمس.

تُعد شبكة ستونيهرست من أشهر أنظمة الإحداثيات الشمسية، حيث تعتمد على إسقاط كروي لخطوط الطول والعرض الشمسية على القرص الظاهري للشمس، وتُستخدم في دراسة النشاط الشمسي وتتبع تطور البقع والانفجارات الشمسية.

أظهرت الصورة عدداً من مجموعات البقع الشمسية في نصفي الشمس الشمالي والجنوبي، مع تركز واضح للنشاط في خطوط العرض الجنوبية المتوسطة، وهو نمط يتوافق مع الدورة الشمسية الخامسة والعشرين الحالية. كما تضمنت الصورة خط الاستواء الشمسي، وخط الزوال المركزي، وشبكة إحداثية بفواصل تقارب 30 درجة.

وعلى الرغم من أن الخريطة الحالية تعليمية وتقريبية وليست معايرة احترافية كاملة، بسبب عدم إدخال بعض المعاملات الشمسية الدقيقة واعتماد التموضع البصري للشبكة، فإنها تُظهر إمكانات واعدة لدمج الذكاء الاصطناعي مع الرصد الشمسي الهاوي لإنتاج خرائط شمسية تعليمية وعلمية مبسطة. ويمكن مستقبلاً تطوير هذه المنهجية باستخدام برامج احترافية مثل WinJUPOS وJSol’Ex وIMPPG للحصول على إحداثيات أكثر دقة.

 

تحليل مواقع البقع الشمسية لغايات تعليمية Stonyhurst Heliographic Coordinates

فيما يلي جدول تقريبي للإحداثيات الهيليوغرافية (Stonyhurst Heliographic Coordinates) للبقع والمناطق الشمسية الظاهرة في الصورة أعلاه، اعتماداً على شبكة ستونيهرست المرسومة ومقارنتها بخريطة NOAA/SDO للمناطق النشطة بتاريخ 26-6-2026.

رقم المنطقة	خط الطول الشمسي	خط العرض الشمسي	الموقع التقريبي
AR4440	+60°E	+20°N	شمال شرقي القرص
AR4441	+80°E تقريباً	+15°N	قريب من الحافة الشرقية
AR4443	+55°E	−20°S	جنوب شرقي
AR4444	−10°W إلى −5°W	−28°S	جنوب مركزي
AR4445	−15°W	+18°N	شمال غربي متوسط
AR4446	−60°W	−28°S	جنوب غربي واضح
AR4447	+5°E	−25°S	جنوب مركزي شرقي
AR4448	−70°W	−22°S	قرب الحافة الغربية
AR4449	−63°W	−25°S	جنوب غربي
AR4450	−70°W	+15°N	شمال غربي
AR4451	−82°W	−32°S	قرب الحافة الغربية الجنوبية

 

ملاحظات:

• أغلب النشاط الشمسي متركز حالياً في النصف الجنوبي من الشمس، خاصة بين خطي عرض −20° و−35°، وهو نمط متوافق مع الدورة الشمسية 25.
• المنطقة AR4446 تبدو الأكثر تعقيداً في الصورة، وتصنيفها المغناطيسي β-γ كما يظهر في بيانات SpaceWeatherLive، ما يعني احتمالاً أعلى للنشاط والانفجارات الشمسية مقارنة ببقية المناطق.
• خط الزوال المركزي (Central Meridian) يمر تقريباً عبر AR4447 وAR4444.

بالاعتماد على بيانات SpaceWeatherLive/NOAA لنفس اليوم، هذه هي الإحداثيات الأدق للمناطق النشطة، بصيغة ستونيهرست كما تظهر على قرص الشمس:

المنطقة	الإحداثيات
AR4441	N11 W84
AR4443	S15 W45
AR4444	S21 E14
AR4445	N07 E20
AR4446	S13 E42
AR4447	S16 E07
AR4448	S08 E50
AR4449	S10 E46
AR4450	N08 E45
AR4451	S16 E52

 

مصدر الأرقام هو جدول المناطق الشمسية في SpaceWeatherLive، وهو يعرض بيانات NOAA/SDO للمناطق النشطة الظاهرة على القرص الشمس

Calculation of one sunspot (AR4447)

Stonyhurst Heliographic Coordinate Calculation

Educational tutorial explaining how heliographic coordinates of sunspots are derived from solar images using the Stonyhurst heliographic projection system.

1. Goal

Convert a sunspot position measured on a 2D solar image into heliographic latitude (B) and heliographic longitude (L).

2. Geometry of the Solar Disk

The Sun is spherical, but the camera records a 2D projection. A sunspot has image coordinates (x,y), while the solar disk center is (x0,y0) and the apparent solar radius is R.

3. Example Measurements

Quantity	Value
Solar center	(512,512) px
Solar radius	430 px
Sunspot position	(565,620) px

4. Coordinate Normalization

X = (x - x0)/R
Y = (y - y0)/R

X = (565 - 512)/430 = 0.123
Y = (620 - 512)/430 = 0.251

Because image Y increases downward:
Y_solar = -0.251

r = sqrt(X² + Y²)
r = 0.279

z = sqrt(1 - r²)
z = 0.960

5. Latitude and Longitude

B = arcsin(Y)
B = arcsin(-0.251)
B = -14.5°

L = arcsin(X / cos(B))
L = 7.3°

6. Final Result

AR4447 ≈ S15° E7°

7. Full Scientific Equations

x = R cos(B) sin(L)

y = R [sin(B) cos(B0) - cos(B) cos(L) sin(B0)]

z = R [sin(B) sin(B0) + cos(B) cos(L) cos(B0)]

x' = x cos(P) - y sin(P)

y' = x sin(P) + y cos(P)

8. Notes

Projection distortion increases near the solar limb. Accurate work requires ephemeris values for P-angle and B0. Professional solar software automatically applies these corrections.

 

Using the Full Real Stonyhurst Equations

Educational calculation of heliographic coordinates for one sunspot from the solar image

This version uses the real Stonyhurst geometry, including the solar north position angle P and the heliographic latitude of disk center B0. It explains the inverse calculation: from a measured pixel position on the solar image to heliographic latitude B and Stonyhurst longitude L.

1. Required Inputs

Quantity	Meaning
x, y	Measured pixel position of the sunspot on the image
x0, y0	Pixel coordinates of the solar disk center
R	Apparent solar radius in pixels
P	Position angle of solar north, measured eastward from celestial north
B0	Heliographic latitude of the disk center
L	Stonyhurst longitude from the central meridian
B	Heliographic latitude

2. Normalize the Image Coordinates

After measuring the spot position, convert the pixel offset into normalized solar-disk coordinates. Use the image convention in which x increases to the right and y increases downward. Therefore the vertical coordinate must be inverted so that positive Y points toward solar north after rotation.

X_img = (x - x0) / R

Y_img = -(y - y0) / R

The point must satisfy X_img^2 + Y_img^2 <= 1. If it is larger than 1, the measured point is outside the solar disk.

3. Remove the Solar Position Angle P

The solar image may be rotated relative to true solar north. The position angle P tells us how the solar north pole is tilted on the image. To bring the image coordinates into the solar-axis frame, rotate by -P:

X =  X_img cos(P) + Y_img sin(P)
Y = -X_img sin(P) + Y_img cos(P)

Here X is positive toward the solar west/east direction depending on the chosen image orientation. In the convention used here, positive X is treated as eastward on the displayed disk. If your camera/image is mirrored, the sign of X must be reversed.

4. Recover the 3D Point on the Solar Sphere

The solar disk is an orthographic projection of a sphere. For a point on the visible hemisphere, the line-of-sight coordinate is:

Z = sqrt(1 - X^2 - Y^2)

Now the measured point on the visible solar hemisphere is represented by the unit vector:

(X, Y, Z)

5. Apply the Full Stonyhurst Inverse Transformation

The forward Stonyhurst projection equations are:

x = R cos(B) sin(L)
y = R [sin(B) cos(B0) - cos(B) cos(L) sin(B0)]
z = R [sin(B) sin(B0) + cos(B) cos(L) cos(B0)]

For the inverse calculation, after normalization and P-angle correction, use:

sin(B) = Y cos(B0) + Z sin(B0)
B = asin[ Y cos(B0) + Z sin(B0) ]

Then compute longitude from the central meridian:

sin(L) = X / cos(B)
cos(L) = [Z cos(B0) - Y sin(B0)] / cos(B)
L = atan2( sin(L), cos(L) )

Using atan2 is important because it preserves the correct quadrant of the longitude, especially away from the disk center.

6. Worked Example for One Sunspot

Assume an example spot measurement similar to the previous tutorial:

Input	Example value
Solar center	(512, 512) px
Solar radius	430 px
Sunspot position	(565, 620) px
P-angle	-0.3 degrees, illustrative
B0	+1.8 degrees, illustrative

Step 1: Normalize:

X_img = (565 - 512) / 430 = 0.123
Y_img = -(620 - 512) / 430 = -0.251

Step 2: Correct the small P-angle rotation. With P = -0.3 degrees, the change is very small:

X approximately 0.125
Y approximately -0.250

Step 3: Recover Z:

Z = sqrt(1 - 0.125^2 - (-0.250)^2) = 0.960

Step 4: Latitude using B0 = +1.8 degrees:

B = asin[ Y cos(B0) + Z sin(B0) ]
B = asin[ (-0.250)(0.9995) + (0.960)(0.0314) ]
B = asin(-0.2198)
B approximately -12.7 degrees

Step 5: Longitude:

sin(L) = X / cos(B) = 0.125 / cos(-12.7 degrees) = 0.128
cos(L) = [Z cos(B0) - Y sin(B0)] / cos(B) = 0.991
L = atan2(0.128, 0.991)
L approximately +7.4 degrees

7. Result

For this illustrative measurement, the full-equation result is approximately:

B approximately -13 degrees, L approximately +7 degrees

Written in the usual solar notation, this is about S13 E7, assuming the image is not mirrored and the longitude sign convention is east-positive on the displayed disk.

8. Why This Differs from the Simplified Calculation

The simplified method assumed P = 0 and B0 = 0. The full method includes the fact that Earth views the Sun from slightly above or below the solar equator. Even a small B0 changes the derived latitude noticeably, especially for spots away from disk center. The longitude is usually less affected near the central meridian, but it becomes very sensitive near the limb.

9. Practical Accuracy Notes for Future Calculation

·      Use the exact observation time to obtain P and B0 from solar ephemerides.

·      Measure the solar disk center and radius carefully; small center errors propagate into longitude and latitude.

·      Near the limb, longitude errors grow rapidly because of projection foreshortening.

·      If the telescope or software mirrors the image, reverse the X sign before calculating longitude.

·      For publication-quality work, use SunPy, SolarSoft, JSOC, JHelioviewer, or an ephemeris-based script.