Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Pluzhnik/5.html
Дата изменения: Fri May 11 04:24:57 2007
Дата индексирования: Mon Oct 1 19:58:06 2012
Кодировка: Windows-1251
Е.А.Плужник - Влияние астроклимата и микроклимата башни телескопа на качество изображения
Вернуться к оглавлению
Вернуться к предыдущей главе Перейти к следующей главе


5.  АТМОСФЕРНОЕ  КАЧЕСТВО  АСТРОНОМИЧЕСКИХ  ИЗОБРАЖЕНИЙ

         Важнейшей характеристикой астроклиматических условий является также атмосферное качество астрономических изображений. Турбулентные движения приводят к неоднородностям в распределении характеристик атмосферы, которые в результате вызывают флуктуации показателя преломления на пути распространения световой волны. Эти флуктуации приводят к размыванию изображения точки, снижая разрешающую способность телескопа, а также снижают проницающую способность телескопа (т.е. возможность наблюдения предельно слабых объектов). Так типичное разрешение наземных телескопов не превышает 1-2 секунд, тогда как теоретический предел разрешения (D/l) для 6-м телескопа примерно равен 0.02 - потеря в 100 раз по проницающей способности и в 10000 (10 звездных величин) по проницающей.

         Какие же параметры используются для описания оптичексих свойств атмосферной турбулентности?
Оказывается, интегральные свойства атм. оптики можно описать с помощью одного единственного параметра. В качестве такого параметра могут использоваться несколько величин: FWHM - полная ширина изображения точки по половинному уровню, диаметр изображения точки, в котором содержится определенное количество энергии (0.5 или 0.8), параметр Фрида. Параметр Фрида представляет собой диаметр такого телескопа, дисперсия атмосферного набега фазы световой волны на котором равна 1 (это соответствует отклонению волнового фронта точечного источника от плоскости примерно на l). Телескоп такого диаметра дает изображение с дифракционным разрешением. Все параметры корреляционно связаны, однако точные редукции между ними возможны только в предположении конкретной модели атмосферы и сравнение данных по атмосферному замытию, полученному с применению различных параметров затруднено. В предположении модели атмосферы Колмогорова, FWHM=0.987*... .

         Основные методы измерения атмосферного качества включают в себя:
  1. Оценки разрешения по усредненному профилю изображений звезды, полученных или с длительными или с короткими экспозициями.


  2. Измерение параметра Фрида по измерениям среднеквадратичной величины дрожания центра тяжести изображения:  0.339l2d-1/3r-5/3


  3. Наиболее точный метод - измерение атмосферного качества по корреляции дрожаний изображений, полученных одновременно на двух телескопах 0.242l2d-1/3r-5/3
    d - расстояние.

Характерные цифры:
медианное качество изображений
Майданак 0.68
Санглок 0.6
Чили 0.65
Мауна-Кеа 0.45
САО ~1.5


         Кроме интегрального показателя качества, для анализа астроклиматических условий важно также знать вклад различных атмосферных слоев. Основной величиной, которая описывает эти зависимости является структурная функция показателя преломления и, тесно с ней связанная, структурная функция температуры, которая равна Сr2/3.

         На рисунке 2 представлено схематичное разделение атмосферных слоев, которые дают существенно различный вклад в атмосферное разрешение. Свойства самого нижнего слоя (приповерхностный слой, 1-10м) определяются главным образом свойствами поверхности. Турбулентность в этом слое вызвана главным образом приповерхностным ветром. C_N~z-2/3, но при этом наблюдаются большие вариации от места к месту. Методы исследования - измерение микротемпературных флуктуаций в приповерхностном слое (метеорологические вышки).

         Пограничный слой (до 1км), в котором ощущается влияние поверхности, но турбулентность вызвана в основном нагревом днем - охлаждением ночью (конвекцией). C_N~z-4/3    C_N~z-2/3  при стабильных условиях. Однако С меняется немонотонно. Присутствует по крайней мере два слоя с максимальными значениями на низкой высоте и вблизи точки инверсии температуры. Также наблюдается переменность. Методы исследования - акустическое зондирование, баллоны.

         Свободная атмосфера C_N~z-2/3   максимум вблизи тропопаузы. Состоит из множества слоев в 10 раз больше чем между слоями. Методы исследования - баллоны, радарные исследования и изучение мерцаний звезд.



Рисунок 2




Вернуться к оглавлению
Вернуться к предыдущей главе Перейти к следующей главе