Диссертация (1149582), страница 15
Текст из файла (страница 15)
также написана статья, направленная в ТрудыИПА.3.1.Солнечное затмение 4 января 2011 г.Полоса солнечного затмения 4 января 2011 г. проходила таким образом, что на европейской территории России наблюдалась его частная фаза,в обс. «Светлое» составлявшая 0.79, а в обс.
«Зеленчукская» — 0.61. Покрывалось северное полушарие Солнца. В обоих пунктах затмение началосьвблизи момента восхода Солнца, т.е. на низкой высоте над горизонтом –около 1.6◦ (обс. «Светлое») и 19◦ (обс. «Зеленчукская»), но оба инструментауспешно справились с наведением на избранные объекты и их сопровождением в течение примерно 3 ч.В наблюдениях использовалась штатная аппаратура РТ-32 (см. табл.3.1) [40, 41], специально отрегулированная для наблюдений такого мощного источника, как Солнце.
Регистрировались сигналы в правой (R) и левой(L) круговых поляризациях с шагом в 1 секунду времени. Собственная шумовая чувствительность приемной аппаратуры намного превышала достаточную для наблюдений Солнца и определялась шумами самого Солнца.Это позволило надежно выделить излучение даже довольно слабых активных областей, спектральная плотность потока излучения которых на волне3.5 см не превышала 2 с.е.п., составляя менее 1% полного потока Солнца,на фоне которого они наблюдались.С учетом обстоятельств затмения и обстановки на диске Солнца былазаранее рассчитана программа наблюдений. Согласно этой программе обарадиотелескопа РТ-32 весь период от I до IV контакта работали в режиме слежения за центром диска Солнца.
В предвычисленный для каждогоинструмента момент покрытия и открытия объекта производилось наведение на точку с его координатами путем введения поправок по азимуту ивысоте.87Таблица 3.1: Основные параметры радиотелескопов (РТ-32), участвовавших в наблюдениях затмения 4 января 2011 г.Место расположения иРабочая длина волныВремякоординаты радиотелескопов (параметры Стокса) наблюдения(широта, долгота)— ширина ДНUTп.
Светлоеφ = 60◦ 31′ 56′′6.2 см (R, L) — 8.0′7:27 – 10:26◦ ′ ′′λ = 29 47 03ст. Зеленчукскаяφ = 43◦ 47′ 00′′13.0 см (R, L) — 16.8′ 7:20 – 10:45λ = 41◦ 34′ 00′′3.5 см (R, L) — 4.5′В исследовании для калибровки абсолютных потоков активных областей были также использованы многоволновые азимутальные наблюдения Солнца, выполнявшиеся по специальной программе на радиотелескопеРАТАН-600 в течение трех дней 03-04-05.01.2011 г. В этот период работала аппаратура, среднее разрешение которой по частоте доходило до 1% вдиапазоне (1,66–27.6) см [8, 9].3.1.1.Наблюдения и предварительная обработкаНаблюдения солнечных затмений являются эпизодическими, поэтому их результаты во многом определяются ситуацией, диктуемой самимСолнцем.
Для наблюдений затмения 4 января 2011 г. она оказалась благоприятной — Солнце было не слишком активно, а существовавшие на немактивные области NOAA 11140, 11141 и 11142 (рис. 3.1) — разнообразнымипо своей морфологии и типу магнитного поля (рис. 3.2 и табл. 3.2).Таблица 3.2: Параметры активных областей на 00h UT 04.01.2011NMBR LOCATI AREA McI LL MAG TYPE11140 N32E25 0180 Hsx 02Alpha11141 N35W50 0020 Bxo 11Beta11142 S13E070120Dsi 10BetaСамой крупной из этих активных областей была АО 11140, состоявшая практически из одного пятна (класс Н — униполярные). Максимальная напряженность магнитного поля в пятне достигала 1.9 КГс. В отличиеот униполярной АО 11140 структура другой АО 11142 носила четко выраженный биполярный характер (класс D — биполярные многоцентровые).88Рис. 3.1: Фотогелиограмма Солнца в день затмения (4 января 2011 г.).
Отмечены участки солнечного лимба в области I и IV контактов с лимбом Луны для обстоятельств затмения при наблюдениях в обсерваториях «Светлое» и «Зеленчукская». Показаны размерыдиаграммы направленности радиотелескопов РТ-32 на волнах 3.5, 6.2 и 13 см (в видеокружностей диаметром 4.5, 8.0 и 16.8′ соответственно)Причем, что довольно редко встречается, структура АО была симметричной. Обе части биполярной структуры содержали в себе по нескольку пятен, напряженность магнитного поля в которых была достаточно высока —в пределах 1.1–1.9 КГс. Самой слабой оказалась АО 11141, в день затмениянаходившаяся в стадии распада.По интенсивности излучения в радиодиапазоне все активные областибыли слабыми. Согласно нашей оценке, выполненной по наблюдениям нарадиотелескопе РАТАН-600, спектральная плотность потока во всем диапазоне 3.5–13 см находилась в пределах (1–3) с.е.п.Астрономические обстоятельства затмения благоприятствовали наблюдениям.
В день затмения активные области удачно располагались надиске относительно направления движения лимба Луны, особенно для на-89Рис. 3.2: Сводка изображений всех АО 11140, 11142 и 11141 (сверху-вниз) на день затмения 4 января 2011 г. по наблюдениям в различных диапазонах электромагнитногоизлучения — фотогелиограмма, линия Hα , магнитограмма и УФ в линии 171Å.блюдений в обс.
«Светлое». В моменты I и IV контактов можно было ожидать покрытие (открытие) и других корональных образований.В целом программа наблюдений оказалась достаточно напряженнойпо времени. В течение затмения в обс. «Светлое» телескоп перемещался 8раз, наводясь на новую точку, а в обс. «Зеленчукская» число перестановок было уменьшено до шести раз из-за ситуаций почти одновременногопокрытия/открытия двух активных областей.На рис.
3.3 представлены все оригинальные записи источников в обеих (R и L) поляризациях, демонстрирующие высокое качество исходныхданных по соотношению сигнал/шум. Отчетливо выделяются участки кривых, соответствующие покрытию и открытию АО, а также видны различияпо диапазону в структуре, спектре и поляризации радиоизлучения источников, связанных с этими АО.
Здесь и на всех остальных рисунках по осиабсцисс отложено всемирное время UT.90Рис. 3.3: Оригинальные затменные кривые, полученные на РТ-32 в обсерваториях«Светлое» и «Зеленчукская»:, а — период покрытия; б — открытия (шкала ординатв условных единицах; по оси абсцисс — всемирное время UT).Для получения количественных характеристик источников излучения применялась методика обработки затменных кривых, элементы которой описаны, например, в [64]. Обработка состоит из следующих процедур:911. приведение кривых, полученных в параметрах R и L, к одному масштабу.
Процедура выполнялась двумя способами: первый — по участкам «спокойного» Солнца, излучение которого слабо поляризовано; во втором использовалась паразитная синфазная модуляция сигнала, хорошо видимаяв каналах R и L, и исчезающая при правильной калибровке в параметре V(см. на рис. 3.4);2. вычисление производной в целях получения одномерного распределения яркости и ее осреднение с помощью аппаратной функции (гауссианы),меняя размер которой, можно выбрать оптимальную функцию, котораяопределяет эффективное разрешение, достигнутое в затменных наблюдениях;3. выделение активной области на фоне «спокойного» Солнца, в качествекоторого может служить кривая покрытия площадей;4.
отождествление отдельных деталей распределения радиояркости путемсопоставления с фотогелиограммой Солнца и его изображением в другихдиапазонах электромагнитного излучения. Последняя процедура требуетточного расчета положений лунного лимба в моменты контакта с источником радиоизлучения и внесении поправок, учитывающих разницу во времени получения сравниваемых изображений.Результаты промежуточных этапов предварительной обработки наблюдений затмения 4 января 2011 г.
показаны далее на нескольких примерах.1. На рис. 3.4 приведены участки оригинальных кривых в параметрах Rи L, полученных во время наблюдения в обс. «Светлое» на волне 6.2 см впериод открытия АО 11140. Кривые были приведены к одному масштабу,конвертированы в параметры I и V, сглажены и продифференцированы. Врезультате указанной обработки для источника, связанного с АО 11140, получено одномерное распределение яркости излучения на волне 6.2 см (нарис.
3.4 оно наложено на исходные кривые). Чтобы продемонстрироватьвлияние процедуры сглаживания на вид источника, на рис. 3.4 представлены три варианта усреднения с использованием гауссианы, размер которойменяется примерно в три раза: около 1′′ , около 3′′ и около 10′′ . Видно, какподавляются высокочастотные составляющие шумов и выявляется квазипериодическая составляющая с частотой около 0.1 Гц.92Рис. 3.4: Иллюстрация процедуры обработки и выбора оптимального сглаживания шумов на примере наблюдения открытия АО 11140 на радиотелескопе РТ-32 в обсерватории «Светлое» на волне 6.2 см.
Шкала ординат — в условных единицах, слева — дляоригинальных кривых (R и L), справа — для их производных (I и V )).Примечательно, что колебания с этой частотой синфазны в каналах R иL и потому значительно сильнее проявляются на кривой I = R + L, чемна кривой V = R − L. Амплитуда колебаний пропорциональна значениюсигнала. Они отмечаются при наблюдениях в обс. «Светлое» и в другиемоменты времени — вблизи I контакта и контактов с АО 11142. На радиотелескопе в обс. «Зеленчукская» паразитная модуляция выражена слабее.Природа обнаруженного эффекта не совсем ясна, скорее всего, он связан сособенностями сопровождения космических источников радиотелескопамиРТ-32. Однако, несмотря на указанный паразитный эффект, при наблюде-93ниях затмения 4 января 2011 г. на радиотелескопах РТ-32 было достигнуторекордное разрешение, близкое к дифракционному пределу около 1–3′′ .2.
Возможности затменных наблюдений для отождествления отдельныхдеталей структуры источников излучения иллюстрируются на примереАО 11142. Для этого случая на рис. 3.5 приведены результаты обработки, аналогичной описанной для АО 11140.Рис. 3.5: Участки оригинальных затменных кривых (R и L) в период покрытия и открытия АО 11142 по наблюдениям на волне 3.5 см в обсерватории «Зеленчукская». Наних наложены результаты, полученные при обработке, в виде распределения яркости излучения в параметрах I и V (производная).
Буквами А и В отмечены детали биполярнойструктуры и центра тяжести неполяризованного излучения С (шкалы по оси ординат —в условных единицах).94На рис. 3.5 показаны результаты, соответствующие периодам покрытия иоткрытия АО 11142 по наблюдениям на волне 3.5 см, полученные с оптимальным усреднением, оказавшимся равным (5–40)′′ . В случае АО 11142потребовалось более сильное сглаживание (по сравнению с АО 11140), поскольку контраст источников излучения, связанных с активными областями, по отношению к фоновому излучению «спокойного» Солнца уменьшался с укорочением длины волны и присутствовала большая неполяризованная составляющая, что видно и по наблюдениям на РАТАН-600.
В распределении яркости по источнику АО 11142 в канале V выделяется четкаябиполярная структура. Как показано далее, правильное отождествлениеотдельных деталей этой структуры оказалось возможным благодаря удачной конфигурации положений лунного лимба.3. При просмотре оригинальных затменных кривых привлекает к себе внимание участок в период времени 7:55–8:00 UT (см.
рис. 3.3а). В этот период в целом гладкие затменные кривые на волне 6.2 см (обс. «Светлое»)искажены неким событием, по своему виду напоминающим всплеск либопомеху. На рис. 3.6 этот участок представлен в большем масштабе и совмещен по времени с затменными кривыми, полученными по наблюдениямна волне 3.5 и 13 см (обс. «Зеленчукская»).Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
