Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?work=217 Дата изменения: Fri May 5 15:25:26 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 02:36:09 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: rocket

Автоматическая установка для измерения яркости неба


Автор: Тульский Павел Викторович, руководитель: Татарников А. М., МАЦ
«Вега», vega@infra.sai.msu.ru


Введение

Измерения распределения яркости свечения неба и поляризации излучения
по небосводу могут дать очень много при постановке таких наблюдений и
правильной их обработке. Возможно получение информации о пылевой
составляющей атмосферы - размерах частиц, их форме и даже, возможно,
химическом составе. Для этого необходимо иметь наблюдения распределения
яркости в нескольких спектральных диапазонах, т.е. наблюдать надо через
цветные светофильтры, и желательно иметь также и наблюдения поляризации
излучения неба.
Очень интересную информацию могут дать также наблюдения свечения
сумеречного неба, когда Солнце освещает все более и более высокие слои
атмосферы и можно получить распределение свойств загрязнений по высоте.

Устройство прибора

Разработку прибора мы начали с придумывания схемы идеального прибора. Было
решено, что установка должна очень быстро сканировать небо, быть полностью
автоматизированной и компактной.
Для установки была выбрана азимутальная монтировка. По осям установку
вращают шаговые двигатели, управляемые от компьютера. Установка размещена
на массивном основании.
Чувствительным элементом установки является фотодиод. Он установлен в
фокусе объектива диаметром 10 мм и фокусом 50 мм. Использование такого
маленького объектива позволило сделать трубу очень компактной. Размеры
чувствительной площадки фотодиода определяют видимое поле зрения. Оно
составляет 1 градус.
Для наблюдений в разных спектральных диапазонах предусмотрены два места для
крепления сменных светофильтров. Использование двух фильтров позволяет нам
задавать практически любые полосы пропускания.
Сигнал от фотодиода поступает на предусилитель, закрепленный на трубе (это
позволяет значительно уменьшить наводки на провод), далее на основной
усилитель установленный на основании, потом в блок управления, а далее в
компьютер. На рис. 1 показан внешний вид установки.
Полная масса установки и блока управления равна 4 кг, размеры установки
16в22в23 см, а блока управления 22в26в13 см, что позволяет брать его в
дальние экспедиции.

Работа с прибором

Перед наблюдениями необходимо установить ось прибора вертикально. Для
этого на основании установлен уровень. Также надо выставить прибор по
сторонам горизонта.
После этого можно приступать к наблюдениям. Работа с прибором
начинается с запуска программы, написанной на языке Pascal. Программа
просит ввести шаг и диапазон сканирования по азимуту и высоте. После ввода
требуемых данных установка начинает сканировать небо. Сначала установка
проводит сканирование по одному азимуту от горизонта до зенита, потом
перемещается на следующий азимут и проводит сканирование от зенита до
горизонта, и так далее. Результаты сканирования заносятся в файл, в который
также заносятся данные о времени начала и конца сканирования,
использованном светофильтре, наличии облаков на небе и др. При
недостаточном уровне сигнала имеется возможность автоматически увеличить
время накопления в 2 раза (с 20 мс до 40).
На одно сканирование по высоте (9 точек) требуется менее 10 секунд.
Это позволяет делать полное сканирование неба за несколько минут.
Использование компьютерной регистрации сигнала позволяет полностью избежать
человеческих ошибок.

Полученные результаты

В августе 2002 года мы выезжали для проведения астрономических
наблюдений в Крым. Там были проведены испытания установки и начаты
наблюдения с ней.
Сканирование неба желательно проводить в полностью ясную погоду. К
сожалению, в этом году нам с ней не очень повезло. Всего нами было
проведено около 20 сканирований неба.
На рисунке 2 представлены результаты сканирования вечернего заревого
сегмента неба, выполненные после захода Солнца в спектральной полосе в
районе 5600 А.
А на рисунке 3 - антисолнечного сегмента неба.
Видно, что яркость неба максимальна в направлении на Солнце
(направление на Солнце - 10 градусов) и быстро падает в стороны. Темное
образование на 20 градусах на горизонте - вершина горы Сель-Бухры.
В направлении от Солнца яркость неба максимальна на высоте 20-30
градусов и образует как бы пояс, параллельный горизонту.
Дальнейшая обработка подобных наблюдений довольно сложна и мы пока ее
не делали.

Заключение

Изготовленный нами прибор для автоматического измерения яркости неба
показал свою работоспособность. Он позволяет измерять яркость дневного и
сумеречного неба в широком диапазоне длин волн (от 4000 до 13000 А). Работа
прибора полностью автоматизирована. Участие человека сводится к начальной
установке прибора (ориентации его относительно горизонта) и подаче команды
на начало сканирования.
В наших дальнейших планах - создание программной оболочки для удобной
работы с прибором и программы для обработки полученных данных.

Литература
М. Эклз, Э. Сим, К. Триттон, Детекторы слабого излучения в астрономии.
Изд. «Мир», 1986
В. И. Мороз, Физика планет. Изд. «Наука», 1967.
В. В. Соболев, Курс теоретической астрофизики, глава «Атмосфера Земли».
Изд. «Наука», 1967.


-----------------------
[pic]

Рис. 2. Распределение яркости в заревом сегменте неба (по оси Y - высота,
по оси X - азимут от точки захода)

[pic]
Рис. 2. Распределение яркости антисолнечном сегменте неба

[pic]

Рис. 1. Внешний вид установки (снят двигатель по азимуту)