태양 망원경

• 1 소개
• 2 최고의 사이트
• 3 기존 망원경
• 4 차세대 태양 망원경
• 5 계측
  • 5.1 적응 광학
  • 5.2 필터 그래프
  • 5.3 분광 기기
• 6 참고 문헌
• 7 외부 링크
  • 7.1 관측소

소개

태양 망원경은 야간 계측기와 동일한 구성 원리를 기반으로하지만 태양 관측은 공간적,스펙트럼 및 시간적 차원에서 높은 해상도를 유지하면서 태양으로부터의 열 입력을 견뎌야하기 때문에 특수 망원경과 계측기가 필요합니다. 태양 조사는 차례차례로 이미지 질을 타락하는 난류 공기의 층을 일으키는 원인이 되는 지상을 위로 가열합니다. 따라서 태양 망원경은 일반적으로이 난류 층 위의 타워에 설치됩니다.

현존하는 태양 망원경의 대부분은 공관 기구이며,구경은 수 센티미터에서 반 미터까지 이른다. 이 망원경 중 몇 개는 헬리오 세 이즘학 측정을위한 네트워크로 구성됩니다. 다른 사람들은 태양 활동을 모니터링하고 다른 파장 대역 또는 자기 그램에서 태양 디스크의 이미지를 제공합니다. 이 망원경은 종종 고해상도 연구에 중요한 배경 정보를 제공하지만 소호 위성은 중단없이 매일 전체 디스크 이미지를 제공하기 때문에 중요성이 다소 감소했습니다. 새로운 전체 디스크 망원경은 수명이 짧은 현상을 조사하기 위해 높은 케이던스에서 공관 데이터를 제공합니다.

예를 들어,0.5 미터보다 큰 구멍을 가진 망원경은 초점 평면에서 회절 제한 이미징을 허용하는 이미지 스케일에서 태양 디스크의 작은 부분 만 시야를 가지고 있습니다. 과거에는 대부분의 망원경 0.5~1 미터 등급은 태양으로부터의 열 입력에 의해 망원경 내부에서 발생하는 공기의 굴절률의 불균일성을 억제하기 위해 광 경로를 대피시켰다. 1.5~4 미터의 구멍을 가진 차세대 태양 망원경의 경우 흡수 된 태양 복사로 인한 난방을 피하는 1 차 광학 장치를위한 복잡한 냉각 시스템과 함께 개방형 구조가 예상됩니다. 광학 요소는 열팽창이 매우 낮고 가능한 경우 열 전도성이 높은 재료로 만들어집니다. 후자의 특성은 냉각 과정을 단순화하고 열 평형에 도달하는 데 필요한 시간을 크게 단축시킵니다.

태양 대기에서 관찰될 수 있는 많은 현상들은 단지 몇 분의 수명을 가지며,몇 초 내에 중요한 변화가 일어날 수 있다. 따라서 고해상도 태양 망원경은 충분히 높은 신호 대 소음 수준을 달성 할 수있을 정도로 높은 광 레벨을 제공해야합니다. 이것은 태양 광구에서(약한)자기장의 측정에 가장 중요합니다. 중요 한 작은 규모의 개체 100 킬로미터 이하의 크기,그리고 그들을 해결 하기 위해 적어도 1 미터의 조리개와 망원경이 필요 합니다. 약 4 미터의 구멍을 가진 차세대 망원경은 높은 조명 수준,짧은 통합 시간 및 우수한 공간 해상도를 달성 할 수 있습니다. 회절 제한 관측의 경우 해상도 요소 당 광 레벨은 모든 망원경에 대해 동일하다는 점에 유의해야합니다. 따라서 증가 된 광 레벨을 위해서는 공간적 또는 시간적 해상도를 희생해야합니다.

이 기사에서는 주로 고해상도 망원경과 해당 장비의 특성에 대해 설명합니다. 우리는 기존 망원경의 전체 목록을 제공하려고 시도하지 않고 적응 광학 시스템 덕분에 중요한 건설 원칙을 대표하고 과학적으로 매우 성공한 극소수의 망원경만을 언급합니다.

최고의 장소

고품질 태양 관측은 낮은 수준의 지역 및 높은 고도의 난류가있는 장소를 필요로합니다. 분위기는 또한 산란된 빛의 양을 최소화 하기 위해 작은 물 증기 및 먼지 입자를 포함 해야 합니다. 오히려 작은 섬에 있는 높은 산에 사이트는 최고의 태양 사이트를 입증 했다. 지역 난류의 낮은 수준은 또한 호수 사이트에서 얻을 수 있습니다,인근 물 낮은 주변 공기 온도 변동을 유지하고 로컬 난류의 형성을 억제 곳. 종합 동부 표준시 태양 광 사이트 사이트 조사,틀림없이 가장 테스트 지금까지,태양 관측에 대한 세 가지 우수한 사이트를 식별: 하와이의 태양 관측소,라 팔마의 관측소 델 로케 데 로스 무차 초,캘리포니아의 빅 베어 태양 관측소. 남극지역인 돔 씨의 콩코르디아 역과 같은 남극지역도 낮시간을 잘 볼 수 있다는 증거가 있다. 미래에 태양 망원경 사이트의 품질은 망원경 위의 대기 중 난류 층의 수와 고도에 의해 더 정확하게 특징 지어 질 수 있습니다. 다중 공액 적응 광학 시스템(아래 참조)은 이러한 잘 정의 된 레이어로 인한 이미지 저하를 수정할 수 있습니다.150 센티미터에서 약 10 센티미터 사이의 구멍을 가진 많은 수의 태양 망원경이 현재 전 세계적으로 가동되고 있다. 많은 작은 구경 망원경은 전체 디스크의 일상적인 관찰(색권의 이미지,광구의 자기 사진)에 사용되거나 헬리오 세이 믹 측정을 위해 네트워크로 구성됩니다. 3 개의 대구경 망원경은 현재 적응 형 광학을 갖추고 있으며 따라서 이미징 및 분광학을 위해 가능한 가장 높은 공간 해상도의 관측에 적합합니다. 그만큼 던 태양 망원경(서머 타임,흑점,뉴 멕시코,1969),독일 진공 타워 망원경(버몬트,테네리페,1987),스웨덴 1 미터 태양 망원경(서머 타임,라 팔마,2002)에는 여러 가지 공통적 인 특징이 있지만 중요한 차이점이 있습니다. 세 개의 망원경(1)은 난류의 국부 층 위의 지상 높은 망원경 입구와 타워 구조물이며,(2)뜨거운 초점면을 피하기 위해 1 차 거울 또는 렌즈의 초점 거리가 길고,(3)광 경로에 대피 튜브를 사용하고,(4)돔이 없거나 개폐식 돔이 있습니다. DST 및 SST 있는 고도 방위각 피드 시스템(“렛”)허용하는 가득 차있는 가벼운 경로를 진공에서는 반면,VTT 사용 Coelostat 시스템입니다. 이 렌즈들은 입구 창 역할을 하는 1 미터 렌즈입니다.

차세대 태양 망원경

현재 1.5~2 미터 등급의 태양 망원경 3 대가 준비 중이거나 건설 중이며,그 중 2 개는 향후 1~2 년 내에 작동 될 것입니다. 이 망원경은 빛의 경로에서 난류 공기를 피하기 위해 더 이상 대피 또는 헬륨으로 채워진 망원경 튜브에 의존하지 않기 때문에 중요한 설계 변경을 표시합니다. 그들은 현재 사용 가능한 망원경과 차세대 4 미터 망원경 사이의 중간 단계를 나타냅니다. 4 미터 범위의 구멍을 가진 차세대 태양 망원경은 태양 망원경을위한 적응 형 광학과 공냉식 개방형 망원경의 실현 가능성이라는 두 가지 기술적 돌파구에 의해 활성화되었습니다. 라 팔마의 네덜란드 오픈 망원경(점)은 새로운 세대의 오픈 망원경을위한 패스 파인더였습니다.

독일 그레고르 망원경은 1.50 미터의 조리개를 가지고 있으며 테네리페의 관측소 테이 데에있다. 그것은 50 미터의 초점 거리를 가진 3 거울 그레고리 구성의 열린 망원경입니다. 1 차 미러는 열전도가 높은 실리콘 카바이드 소재인 체식으로 만들어졌으며 후면에서 공냉식입니다. 빅 베어 태양 관측소에서 새로운 태양 망원경이 건설 중입니다. 두 망원경 모두 고차 적응 광학을 갖추고 2010 년 이전에 작동하게 될 것입니다. 인도에서는 고도 5000 미터의 히말라야에 2 미터 망원경을 건설하는 프로젝트가 시작되었습니다.

미국에서는 국립 태양 관측소의 첨단 기술 태양 망원경 프로젝트가 건설 단계에 진입 할 준비가되었습니다. 건설 단계는 2009 년에 시작될 것으로 예상되며 2014 년에 첫 번째 빛이 발생할 수 있습니다. 이 망원경은 3000 미터 떨어진 하와이의 할레아칼라 산에 건설될 예정이다. 망원경 디자인은 높은 감도,편광 정확도 및 낮은 산란광을 위해 낙관됩니다. 그것의 열려있는 디자인 때문에,망원경은 0.3 에서 35 까지 파장 범위를 커버합니다.코로나 태양 자기 관측소(코스모),1.5 미터의 조리개를 가진 코로나 그래프는 볼더의 높은 고도 관측소와 하와이 및 미시간 대학에 의해 제안되었습니다. 이 프로젝트에 대한 단계 연구가 현재 진행 중입니다. 2007 년 유럽 태양 망원경 협회(동부)는 유럽 태양 망원경 프로젝트를 시작했습니다. 동부 표준시는 두 번째 십 년간의 끝을 향해 카나리아 제도에 건설 될 4 미터 클래스의 망원경이다. 2008 년과 2010 년 사이에 수행 된 설계 연구 중에 동부 표준시의 광 기계 설계가 이루어지고 지역 현장 특성화가 이루어질 것입니다. 동부 표준시는 가시 광선 및 근적외선 파장 영역에서 가장 높은 공간 및 스펙트럼 해상도로 태양 자기장을 측정합니다.

계측

적응 광학

실시간 적응 광학 시스템의 최근 개발 측정 하 고 이미지 움직임을 안정화 하 고 낮은 및 높은 순서 이미지 수차를 보상 태양 관측의 공간 해상도에 큰 돌파구를 주도. 현재까지 70-100 센티미터 클래스의 여러 망원경에는 적응 형 광학 시스템이 장착되어 있습니다. 이 시스템은 최대 100 헤르쯔의 대역폭으로 대기 교란을 수정할 수 있으며 난류 지구 대기와 악기 자체에 의해 발생하는 지배적 인 수차 모드를 보정 할 수 있습니다. 보정할 수 있는 수차 모드의 수는 웨이브 프론트 센서의 하위 개구의 수와 함께 증가합니다. 고차 적응 광학의 하위 구멍의 전형적인 크기는 약 8 센티미터입니다. 이것은 낮 시간 대기의 이방성을 설명하기에 충분히 작지만 태양 광권 과립 화를 해결하기에 충분히 크다. 적응 광학으로 보정 할 수있는 영역은 매우 작으며 직경이 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. 이 한계를 극복하기 위해 다중 공액 적응 광학 시스템이 현재 개발 중입니다. 이 시스템은 여러 변형 가능한 거울을 사용하여 망원경 위의 다른 높이에서 발생하는 파면 변형을 수정합니다.

태양 관측을위한 적응 광학의 중요성과 복잡성은 망원경 조리개가 증가함에 따라 빠르게 증가합니다. 미국에서 계획된 망원경의 달성 가능한 공간 해상도 그리고 4 미터 순으로 조리개를 가진 유럽은 적응 형 광학 시스템의 품질에 비판적으로 의존 할 것입니다. 고차 시스템은 약 2000 개의 서브 조리개가있는 웨이브 프론트 센서가 필요합니다. 다행히도,컴퓨팅 파워는 망원경의 크기 보다 더 빠르게 성장 했다,따라서 이러한 높은 순서 시스템은 요즘 도달.

필터 그래프

망원경의 회절 한계에 가까운 태양에서 가장 작은 세부 사항들의 관측은 광대역 영상기로 이루어진다. 파장 대역을 선택하는 필터와 적합한 디지털 검출기로 구성될 수 있습니다. 높은 조명 수준 덕분에 몇 밀리 초의 노출 시간으로 충분합니다. 이를 통해 빠른 순서로 이미지의 버스트를 수집 한 다음 나중에 최상의 이미지를 선택하거나 멀티 프레임 블라인드 디컨 볼 루션 또는 스펙 클 간섭계를 기반으로 한 기술을 사용하여 사실상 이미지 복원을 위해 전체 버스트를 사용할 수 있습니다. 이 기술을 통해 태양 광구의 형태와 초,분 또는 그 이상의 시간 척도에서 대규모 및 소규모 물체의 진화를 연구 할 수 있습니다. 이미지 복원이 없으면 필터 그램의 고품질 시야는 적응 광학의 수정 된 필드(등 평면 영역)에 의해 제한됩니다. 그러나 실제로 사용 가능한 시야 전체 시야를 균질 한 품질로 복원 할 수 있습니다.

분광 계측기

분광 계측기는 온도,자기장 또는 유속과 같은 물리적 파라미터를 얻기 위해 필요하다. 이러한 측정은 두 가지 공간 차원,파장 및 시간과 같은 다차원입니다. 현재 감지기는 한 번에 2 차원 만 기록 할 수 있습니다. 분광 데이터를 얻는 두 가지 솔루션이 있습니다:고정 파장에서 2 차원 이미지를 기록하는 필터 계측기와 하나의 공간 차원과 특정 파장 범위를 기록하는 긴 슬릿 분광기. 두 가지 유형의 악기 모두 명백한 장점과 단점을 가지고 있으며,어느 것이 선호되는 과학적 주제에 달려 있습니다. 따라서 일부 태양 관측소는 두 가지 도구를 모두 제공합니다.

필터 분광계는(거의)단색 이미지를 기록합니다. 그들은 조정 가능한 협 대역 필터를 사용하여 파장을 선택합니다. 공간 및 파장 정보는 다양한 파장을 가진 단색 이미지의 시퀀스를 취함으로써 기록됩니다. 조정 가능한 필터가 될 수 있습 Lyot 필터 또는 파브리-Pérot 간섭계 또는 Michelson 간섭계. 2 개 또는 3 개의 조정 가능한 고품질 파브리-피 2.5 로트의 조합으로 오후 2.5 의 스펙트럼 해상도를 얻을 수 있습니다. 글로벌 튜닝 범위는 약 300 나노 미터입니다. 작은 자유 스펙트럼 범위로 인해 개별 측정에 대한 스펙트럼 범위는 0.3 나노 미터로 제한됩니다.필터 분광계는 종종 고정 파장 대역에서 이미지를 취하고 협 대역 이미지와 동시에 추가 브로드 밴드 채널을 갖추고 있습니다. 그런 다음 브로드 밴드 시퀀스는 데이터의 사후 재구성을 위해 사용됩니다. 스펙트럼 선을 가로 질러 약 1 아크 분 제곱 및 15 파장 위치의 시야를 가진 일반적인 데이터 세트는 몇 초 안에 취할 수 있습니다. 이러한 측정의 공간 해상도는 망원경의 크기와 검출기의 이미지 스케일에 따라 다릅니다. 스펙트럼 라인의 다른 부분은 다른 시간에 측정됩니다. 변수 보는 시간 동안,선 프로파일의 모양이 왜곡 될 수 있습니다. 위에서 언급 한 고해상도 태양 망원경에서 여러 가지 파브리-피 크로트 계측기를 사용할 수 있습니다.

긴 슬릿 격자 분광기는 특정 파장 범위 및 하나의 공간 차원(슬릿을 따라)에 대한 즉각적인 정보를 제공합니다. 스펙트럼 해상도는 주로 회절 격자의(조명 된)영역과 기기의 초점 거리에 따라 다릅니다. 소형 분광기는 최고의 필터 분광계와 유사한 오후 2 시 5 분(250.000 의 분해력)의 해상도를 갖습니다. 큰 격자와 긴 초점 거리를 가진 분광기는 독일의 에셀 분광기와 같이 1.000.000 의 이론적 분해력을 가지고 있습니다. 슬릿 분광기는 한 번에 하나 또는 여러 개의 스펙트럼 선을 기록합니다. 그들은 지구 대기의 가능한 변화에 의해 왜곡되지 않기 때문에 이것은 라인 프로파일의 모양의 조사에 중요하다. 2 차원 공간 정보는 슬릿을 가로 질러 태양 이미지를 이동하여 수집됩니다. 특정 영역을 커버하는 데 필요한 시간은 원하는 공간 해상도,즉 슬릿 폭 및 스텝 크기에 따라 달라집니다. 작은 스캔 영역에 대해 높은 스펙트럼 분해능 및 커버리지를 갖춘 빠른 케이던스가 가능합니다. 삐걱거리는 분광기는 380 에서 2200 나노미터에 파장의 큰 범위를,전형적으로 커버합니다.

분광계는 태양 대기의 자기장 측정에 사용됩니다. 그들은 필터 분광계 또는 적합 한 편광 변조 구성 요소와 긴 슬릿 분광기의 조합으로 존재 합니다. 태양으로부터의 편광 된 빛의 분율은 종종 매우 작기 때문에 편광 측정의 필요한 정확도는 매우 높습니다. 자기 신호는 총 강도,원형 및 선형 편광의 두 직교 상태에 대한 정보를 제공하는 스톡스 매개 변수를 측정하여 얻습니다. 편광 변조는 회전하는 감속 웨이브 플레이트 또는 최신 조정 가능한 액정 지연기로 수행됩니다.단일 자기장 측정은 편광 변조기의 서로 다른 설정에서 적어도 네 개의 서로 다른 이미지를 필요로한다. 변수 보는 조건의 영향을 최소화하기 위해,이러한 이미지는 빠른 순서로 촬영해야합니다. 또한,망원경 및 분광계 자체의 편광 특성의 정확한 교정은 데이터의 높은 편광 정확도를 보장하기 위해 필요하다. 최고의 악기는 10,000 에서 1 부분의 정확도가 있습니다.

참고문헌

• 아리스티디,이 외. 2005,남극 돔 씨 여름 현장 테스트,&, 444, 651
• 1982,1979 년 카나리아 제도에서 조소의 태양 현장 테스트 캠페인,&, 109, 77
• 2018 년 11 월 1 일 1994 년,활성 영역 조도 및 광도의 진화를 연구하기 위한 실험으로서, 세르, 68, 37
• 기타. 2006 년,빅 베어 태양 관측소에서 1.6 미터의 새로운 태양 망원경에 대한 진행. 본 발명의 실시예는 다음과 같다. 1996,글로벌 진동 네트워크 그룹(공)프로젝트,과학, 533, 163
• 2015 년 11 월 2004,현장조사 실무 그룹 최종보고서
• 슈피, 4853, 194
• 2018 년 11 월 1 일 2004,남극 대륙의 돔 씨 위의 탁월한 천문학적 관측 조건,자연, 431, 278
• 2015 년 11 월 1 일 1998 년 미 공군은 태양 관측 광 네트워크(이순)와 태양 공관 데이터베이스에 미치는 영향을 개선했다. 세르, 140, 519
• 태양 망원경 및 계측기:지상,천문학 및 천체 물리학 백과 사전,편집 폴 머딘,기사 1987. 브리스톨:물리학 출판 연구소,2001. http://eaa.iop.org/abstract/0333750888/1987
• 2007,코스모 제안
• 볼크머,알. 2006 년,새로운 1.5 미터 태양 망원경 그레고르:첫 번째 빛과 시운전의 시작,발동. 본 발명의 실시예는 다음과 같다. 2006,첨단 기술 태양 망원경:진행 보고서,프록. 슈피, 6267, 626709
• 2007 년 베르 도니,에이피 및 덴 커,파스프 빅 베어 태양 관측소의 지역 관찰 환경, 119, 793
• 태양 광 발전 시스템은 태양 광 발전 시스템,태양 광 발전 시스템,태양 광 발전 시스템,태양 광 발전 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템,태양 광 시스템. 물리학입니다, 115, 77

내부 참조

• 올라프 스포(2007)복잡성. 학술 피디아,2(10):1623.
• 유진 엠 지케 비치(2007)동역학. 학술 피디아,2(10):2014.
• 휴 허드슨(2008)태양 활동. 학술 피디아,3(3):3967.

첨단 기술 태양 망원경
네덜란드 오픈 망원경
글로벌 에이치 알파 네트워크
글로벌 진동 네트워크 그룹
그레고르 망원경
광학 태양 순찰 네트워크
정밀 태양 광 망원경
스웨덴어 태양 망원경
공관 태양의 광학 장기 조사

빅베어태양전망대
쿨구라태양전망대
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관측소 델 테이데