１２月度その１０ 世界の北方磁場強度シリーズ➡3日間波形における同相逆相の識別基準を求め、位相角評価を行う！

世界の北方磁場強度シリーズ➡3日間波形における同相逆相の識別基準を求め、位相角評価を行う！

本日は3日間波形の同相と逆相を識別するために、ベンチマークを行い、結論として位相角の算出評価方法を増やした（充実させた）という内容です

元々同相逆相なんてことは簡単に分かるだろう（識別できるだろう）と思っていましたが甘かった、です

何しろ同相逆相なんて、波形を目で見ればスグに分かることでして、、、

そしてネットで探しても同相逆相の識別なんて、問題にすら上がっていません

ところで、波といえば、パイプライン、

です

お付き合い頂ければ幸いです

まず、地磁気一般と当ブログモデルと電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年は：

ESAより地球全体を示せば、

当ブログの磁極逆転モデルは：

１．地球は磁気双極子（棒磁石）による巨大な1ビット・メモリーである、地球内核は単結晶の固体鉄であって永久磁石として磁場方向を記憶している

２．この1ビット・メモリーは書き換え可能、外核液体鉄は鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態であり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した時に書き換わる

[世界初！地球中心部の超高圧高温状態を実現 ～ようやく手が届いた地球コア～ — SPring-8 Web Site] さんの図に説明追加させて頂ければ：

３．従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可でカオスである

地磁気方向定義とは：

電離圏とfoF2とは [電離層（Ionosphere）について解説] さんより：

上図は昼の状態で夜から昼への移行モデルを示せば [Ionosphere - Wikipedia] より、By Carlos Molina

電離圏S4シンチレーションマップはオーストラリア政府 [SWS - Section Information - About Ionospheric Scintillation] より

[バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

南緯30度西経60度を中心とするブラジル磁気異常では、地磁気が弱く内帯の端は高度200km程度まで降下しています

これより太陽に向かって上空ですと約9万kmの所に太陽風と地球磁気圏のぶつかり合うバウショック、約38万kmに月、約150万kmのラグランジュL1ポイントではDSCOVER衛星が太陽風を観測しています

 

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順を追って説明致しますと、、、

まずSin波で初期位相が0度と180度の逆相波形を表示します

図１：

両波は逆相ですので、位相は180度互いにズレています

初期位相０度_Sin波のパワーFFTスペクトルを取ると、

図２：

位相角の算出にはSin評価方式とCos評価方式があるのに今回気が付きました！

ここではSin評価方式により算出しています

同様に、初期位相18０度_Sin波のパワーFFTスペクトルを取ると、

図３：

同じSin評価方式で位相角を算出しています

両波形のIdx4成分_周期24hについて円グラフを取れば、

図４：

となって両Idx4_周期24h成分の位相角は約180度の開きを示し、両成分は互いに逆相であることが分かります

では、波形を変えてみます（初期位相を90度進めます！）

図５：

すると下のマジェンダはCos波形となり、上のグリーンはそこから180度ズレた波形となります

これをSin評価により位相角を求め、結果を円グラフで示しますと、

図６：

これはSin評価で位相角を求めており、マジェンダは+0.25度、グリーンは-0.25度となりほとんど重なります

何と、これで両波は互いに逆相なのです！

そこでCos評価方式により（Sin評価方式でなく）位相角を求め円グラフで示しますと、

図７：

両位相角の開きは約180度であり、互いに逆相であることが容易に識別できます

区別のため、Cos評価の円グラフは周囲をオレンジで示しています（Sin評価円周はシアン）

位相角の算出評価方式にはSin型とCos型があり、どちらも逆相波形を入れて位相角の開きがゼロに近くなる領域がある（同相の波形を入れれば開きはもちろんゼロ！）という事を知りませんでした！

そこで、位相角で評価するのではなく、FFT変換した周波数スペクトルからIdx4成分_周期24h成分をローパスフィルタを介して抽出し、FFT逆変換を掛けて周期24h成分の波形を生成し両波形のピークtoピークを測定し0-360度で表現すれば、逆相であれば180度近辺の開きとなるので識別できる、と考えトライ致しました

結果は、有効なローパスフィルタは作れない、でした

原因は、たった3日間72時間の波形から周期24時間をカットオフ周波数とする（有効な）ローパスフィルタは作れない、からでした

 

まとめ：

１．結論として位相角にはSin/Cos両評価方式を導入し、両者の結果から2波形の同相逆相を識別する方式を導入します

２．尚、過去のSin評価方式にはバグがあったので過去の位相角評価は使えません

少なくとも12月の記事には遡ってバグがあることを明記致しますので、よろしくお願い致します m(_ _)m

以上、お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です！