Сделать домашней|Добавить в избранное
 

Узнавайте и читайте факты, которые пригодятся в повседневной жизни и на работе

 

Астрономическое наблюдение

A_ {u} e^ {ileft (phi_ {u} + 2pi u т + mathbf {k }cdotmathbf {r} ight) }

где сложная область в положении и

время, с реальными и воображаемыми частями, соответствующими компонентам электрического и магнитного поля, представляет погашение фазы,

частота света, определенного

Поток фотона в этом случае пропорционален квадрату амплитуды, и оптическая фаза соответствует сложному аргументу. Поскольку фронты импульса проходят через атмосферу Земли, они могут быть встревожены изменениями показателя преломления в атмосфере. Диаграмма в верхней правой из этой страницы показывает схематично бурный слой в атмосфере Земли, тревожащей плоские фронты импульса, прежде чем они войдут

в

телескоп. Встревоженный фронт импульса может быть связан в любой данный момент с оригинальным плоским фронтом импульса

psi_ {p} left (mathbf {r }право) = left (chi_ left (mathbf {r }право)

e^ {iphi_ left (mathbf {r }право) }право) psi_ {0} left (mathbf {r }право)

где представляет фракционное изменение в амплитуде фронта импульса и

изменение в фазе фронта импульса, введенной атмосферой. Важно подчеркнуть, что и описывают эффект атмосферы Земли, и шкала времени для любых изменений в этих функциях будет установлена скоростью колебаний показателя преломления в атмосфере.

Модель Кольмогорова турбулентности

Описание природы волнений фронта импульса, введенных атмосферой, предоставлено моделью Кольмогорова, развитой Татарским, базируемым частично на исследованиях турбулентности

Российский математик Андрел Кольмогоров. Эта модель поддержана множеством экспериментальных измерений и широко используется в моделированиях астрономического отображения. Модель предполагает что

волнения фронта импульса вызваны изменениями в показателе преломления атмосферы. Эти изменения показателя преломления приводят непосредственно к колебаниям фазы, описанным

инфракрасные длины волны мгновенное выполнение отображения во власти колебаний фазы

имейте незначительный эффект на структуру изображений, замеченных в центре большого телескопа.

Для простоты у колебаний фазы в модели Татарского, как часто предполагается, есть Гауссовское случайное распределение со следующей функцией структуры второго порядка:

D_ {phi_ }уехал (mathbf {коэффициент корреляции для совокупности} ight) = left langle left | phi_ left (

mathbf {r} ight) - phi_ left (mathbf {r} + mathbf {коэффициент корреляции для совокупности }

ight) ight | ^ {2} ight angle _ {mathbf {r} }

где атмосферно вызванное различие между фазой в двух частях фронта импульса, отделенного расстоянием в самолете апертуры, и

Для Гауссовского случайного приближения функция структуры Татарского (1961) может быть описана с точки зрения единственного параметра:

:

D_ {phi_} left ({mathbf {коэффициент корреляции для совокупности}} ight)

6,88 left (frac {оставил mathbf {коэффициент корреляции для совокупности} ight} {r_ {0}} ight), ^ {5/3 }

указывает на силу колебаний фазы как он

соответствует диаметру круглой апертуры телескопа, в которой атмосферные волнения фазы начинают серьезно ограничивать резолюцию изображения. Типичные ценности, поскольку я соединяю (длина волны на 900 нм) наблюдения на хороших местах, составляют 20-40 см. Нужно отметить, что также соответствует диаметру апертуры, для которого различие фазы фронта импульса, усредненной по апертуре, прибывает приблизительно в единство:

sigma ^ {2} =1.0299 left (frac {d} {r_ {0}} ight) ^ {5/3 }

Это уравнение представляет обычно используемое определение для, параметр часто раньше описывал атмосферные условия в астрономических обсерваториях.

может быть определен от измеренного профиля C (описанный ниже) следующим образом:

:

где сила турбулентности варьируется как функция высоты выше телескопа и является угловым расстоянием астрономического источника от зенита (от непосредственно верхнего).

Если бурное развитие, как предполагается, происходит на медленной шкале времени, то шкала времени t просто пропорциональна r, разделенному на среднюю скорость ветра.

Колебания показателя преломления, вызванные Гауссовской случайной турбулентностью, могут быть моделированы, используя следующий алгоритм:

:

где оптическая ошибка фазы, введенная атмосферной турбулентностью, R (k) - двумерное квадратное множество независимых случайных комплексных чисел, у которых есть Гауссовское распределение о нулевом и белом шумовом спектре, K (k) - (реальная) амплитуда Фурье, ожидаемая от Кольмогорова (или Фон Кармен) спектр, Ре [] представляет принятие реального участия, и FT [] представляет дискретного Фурье, преобразовывают получающегося двумерного квадратного множества (как правило, FFT).

Бурные перебои

Предположение, что у колебаний фазы в модели Татарского есть Гауссовское случайное распределение, обычно нереалистично. В действительности турбулентность показывает перебои.

Эти колебания в силе турбулентности могут быть прямо моделированы следующим образом:

:

где я (k) являюсь двумерным множеством, которое представляет спектр перебоев с теми же самыми размерами как R (k), и где представляет скручивание. Перебои описаны с точки зрения колебаний в силе турбулентности. Можно заметить, что уравнение для Гауссовского случайного случая выше - просто особый случай от этого уравнения с:

:

где функция дельты Дирака.

Профиль

Более полное описание астрономического наблюдения в обсерватории дано, произведя профиль силы турбулентности как функция высоты, названной профилем. профили обычно выполняются, выбирая тип адаптивной системы оптики, которая будет необходима в особом телескопе, или в решении, было ли бы особое местоположение хорошим местом для открытия новой астрономической обсерватории. Как правило, несколько методов используются одновременно для измерения профиля и затем сравниваются. Некоторые наиболее распространенные методы включают:

  1. SCIDAR (отображение теневые образцы в сверкании звездного света)
  2. LOLAS (вариант маленькой апертуры SCIDAR, разработанного для низковысотного профилирования)
  3. SLODAR
  4. МАССА
  5. MooSci (лунный scintillometer с 11 каналами для профилирования уровня земли)
  6. РАДАРНОЕ отображение турбулентности
  7. Поднимаемые на аэростате термометры, чтобы иметь размеры, как быстро воздушная температура колеблется со временем из-за турбулентности

Есть также математические функции, описывающие профиль. Некоторые - эмпирические судороги от результатов измерений, и другие пытаются включить элементы теории. Одна общая модель для континентальных континентальных массивов известна как Hufnagel-долина после двух рабочих в этом предмете.

Преодоление атмосферного наблюдения

Первый ответ на эту проблему был отображением веснушки, которое позволило ярким объектам наблюдаться с очень высоким разрешением. Позже прибыл Космический телескоп Хабблa НАСА, работая вне атмосферы и таким образом не имея никаких проблем наблюдения и разрешения наблюдений за слабыми целями впервые (хотя с более плохой резолюцией, чем наблюдения веснушки за яркими источниками от наземных телескопов из-за меньшего диаметра телескопа Хаббла). Самая высокая резолюция видимые и инфракрасные изображения в настоящее время прибывает из отображения оптические интерферометры, такие как морской Прототип Оптический Интерферометр или Кембридж Оптический Телескоп Апертурного синтеза.

Запустившись в 1990-х, много телескопов начали разрабатывать адаптивные системы оптики, которые частично решают проблему наблюдения, но ни одна из систем, до сих пор построенных или разработанных полностью, не удаляет эффект атмосферы, и наблюдения обычно ограничиваются небольшой областью неба, окружающего относительно яркие звезды.

У

другой более дешевой техники, удачного отображения, были очень хорошие результаты. Эта идея относится ко времени довоенных видимых невооруженным глазом наблюдений моментов хорошего наблюдения, которые сопровождались наблюдениями за планетами на кинопленке после Второй мировой войны. Техника полагается на факт, что время от времени эффекты атмосферы будут незначительны, и следовательно делая запись больших количеств изображений в режиме реального времени, 'удачное' превосходное изображение может быть выбрано. Эта техника может выиграть у адаптивной оптики во многих случаях и даже доступна для любителей. Это действительно, однако, требует намного более длительных времен наблюдения, чем адаптивная оптика для отображения слабые цели и ограничено в его максимальном разрешении.

См. также

  • Королевское Астрономическое Общество Канады Центр Калгари - Атмосферное «Наблюдение». Включает оживляемые иллюстрации эффектов наблюдения.
  • Атмосфера и Симулятор Телескопа - Атмосферный симулятор турбулентности.
  • Четкая Диаграмма Неба - включает прогноз погоды астрономического наблюдения.
  • Мираж
  • Переходное лунное явление

Большая часть вышеупомянутого текста взята (с разрешения) от Удачных Воздействий: Дифракция ограничила астрономическое отображение через атмосферу Робертом Найджелом Таббсом

Внешние ссылки

  • Бесплатное 72-часовое предсказание наблюдения для каждого местоположения на земле (Нажимают на 'Charts&Tools' и затем 'Наблюдение Астрономии')
,
  • Пример: San Pedro de Atacama (Чили)
  • Королевское Астрономическое Общество Канады Центр Калгари - Атмосферное «Наблюдение». Включает оживляемые иллюстрации эффектов наблюдения.
  • Наблюдение прогнозов на Северную Америку
  • Видя прогнозы на Мауна-Кеа, Гавайи

Комментарии:

Написать коммент
 

Читайте термины и определения всех отраслей науки бесплатно.