способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца
Классы МПК: | G01J3/26 с использованием эффекта многократного отражения, например интерферометры Фабри-Перро, переменные интерференционные фильтры |
Автор(ы): | Кобанов Н.И., Григорьев В.М. |
Патентообладатель(и): | Институт солнечно-земной физики СО РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-07-16 публикация патента:
27.12.1998 |
Изобретение относится к области астрофизических измерений и может быть использовано для мониторинга одного из важнейших параметров солнечного изображения, а именно функции потемнения к лимбу. Последняя служит источником информации о вертикальном градиенте плотности и температуры солнечной плазмы и лежит в основе всех модельных представлений в физике Солнца. Повышение оперативности измерения вариаций интегральной (по всему видимому диску) функции потемнения к лимбу Солнца основано на использовании особенности интерферометра Фабри-Перо (ФПИ), заключающейся в том, что смещение максимума полосы пропускания ФПИ связано с углом падения световых лучей квадратичной зависимостью. Результирующий спектральный профиль излучения, пропускаемого ФПИ от всего диска Солнца, может быть представлен суммой профилей ФПИ, сдвинутых в фиолетовую сторону с амплитудами максимумов, соответствующих функции потемнения. При этом различные части солнечного диска участвуют в образовании сигнала с равным весом и требуемая характеристика мажет быть измерена всего лишь за один скан спектрального профиля ,что и обеспечивает повышение оперативности и достоверности измерений. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу Солнца, основанный на измерении интенсивности излучения, получаемого от разных зон Солнца в ограниченной спектральной полосе, отличающийся тем, что солнечное излучение пропускают через спектральный фильтр с квадратичной зависимостью величины смещения максимума пропускания от угла падения световых лучей, регистрируют амплитудно-спектральную характеристику прошедшего излучения и измеряют изменения асимметрии полученного профиля, связанные с вариациями интегральной функции потемнения к лимбу Солнца.Описание изобретения к патенту
Предложение относится к области астрофизических измерений и может быть использовано для мониторинга одного из важнейших параметров солнечного изображения, а именно функции потемнения к лимбу. Последняя служит источником информации о вертикальном градиенте плотности и температуры солнечной плазмы и лежит в основе всех модельных представлений в физике Солнца. Известные методы [1,2] основаны на сканировании центр-лимб или лимб-лимб солнечного изображения и анализе излучения в белом свете в избранном спектральном диапазоне. При этом локальные неоднородности солнечного изображения существенно искажают результат измерений. Этот недостаток обычно устраняют путем усреднения большого числа сканов, выполняемых последовательно по всем радиальным направлениям. Эта процедура требует значительного времени и вносит новые погрешности, связанные с нестабильностью земной атмосферы и динамическими процессами на поверхности Солнца. Наиболее близким аналогом по сути применяемых технических решений является способ регистрации "сплюснутости" Солнца с помощью оптической системы, не строящей изображение [3], который и может быть принят за прототип. В известном способе измерения кривой потемнения к лимбу Солнца служат для определения точных размеров видимого диска и его "сплюснутости". Для этого использован тот факт, что от разных зон Солнца свет приходит под разными углами. С помощью двух призм, приводимых в колебательное движение пьезоприводом, прилимбовая зона сканируется одновременно в двух встречных направлениях и с двух фотодатчиков снимаются две кривые - прямая и обратная. При этом несколько уменьшается влияние атмосферных нестабильностей. Несмотря на то, что в прототипе сканируют не изображение, а систему наклонных пучков от разных зон Солнца, основной недостаток тот же, что и в рассмотренных выше аналогах. Для того, чтобы измерения отражали общую характеристику Солнца, необходимо сканировать по многим направлениям (в идеале по всем возможным направлениям) и затем усреднять, а это требует затрат времени. В результате метод оказывается непригодным для регистрации короткопериодных вариаций измеряемого параметра. Кроме того, неидентичность фотоприемников уменьшает величину достигаемой фотометрической точности. Предлагаемый способ повышает оперативность измерения вариаций интегральной (по всему видимому диску) функции потемнения к лимбу Солнца. Это достигается тем, что солнечное излучения пропускают через спектральный фильтр с квадратичной зависимостью величины смещения максимума пропускания от угла падения световых лучей, регистрируют амплитудно-спектральную характеристику прошедшего излучения и измеряют изменения асимметрии полученного профиля, связанные с временными вариантами интегральной функции потемнения к лимбу Солнца. Способ осуществляют следующим образом. Поскольку Солнце является протяженным космическим объектом (угловой диаметр его составляет около 32,5 угловых минут), то это означает, что любая точка на дневной поверхности Земли освещается солнечными лучами, заполняющими конус, образующая которого составляет угол 16,25 arcmin с его высотой. Далее известно также, что некоторые спектральные приборы, например интерферометр Фабри-Перо (ИФП), имеют следующую зависимость максимума кривой пропускания от угла падения световых лучей:![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124186/2124186-2t.gif)
где
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124047/955.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124057/916.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124047/955.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124091/981.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124091/981.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124057/916.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124047/955.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124091/981.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124186/2124186-3t.gif)
Несложный расчет показывает, что в зеленой области спектра смещение достигает 50 - 100 m
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124186/2124186-4t.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124047/955.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124047/955.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124186/2124186-5t.gif)
![способ измерения временных вариаций потемнения к лимбу солнца, патент № 2124186](/images/patents/347/2124047/955.gif)
Класс G01J3/26 с использованием эффекта многократного отражения, например интерферометры Фабри-Перро, переменные интерференционные фильтры