太阳观测方法及技术  070401M04004H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:邓元勇,侯俊峰,刘忠,颜毅华
授课时间: 星期一,第1、2、3 节
授课地点: 教一楼307
授课周次: 1、2、3、4、5、7、8、9、11、12、13、14
授课时间: 星期三,第1、2、3 节
授课地点: 教一楼307
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、12
授课时间: 星期五,第5、6、7、8、9、10、11、12 节
授课地点: 教一楼123
授课周次: 11
课程编号: 070401M04004H 课时: 60 学分: 3.00
课程属性: 专业核心课 主讲教师:邓元勇,侯俊峰,刘忠,颜毅华 助教:张洋
英文名称: Solar observation methods and techniques 召集人:

教学目的、要求

高分辨太阳磁场测量无论是在过去、现在还是未来都将是太阳物理当中最重要的研究方向,而高分辨观测和偏振测量是实现高分辨太阳磁场测量的两项关键技术。如何在地球湍流大气的扰动下实现高分辨率高偏振测量精度的太阳磁场观测,是目前所有大口径太阳望远镜面临的国际性难题。
本课程主要讲述高分辨观测方法和偏振测量技术的基本原理和实现方法,并结合现有望远镜的真实案例,分析现有技术的局限以及未来的主攻方向。从望远镜视角出发,培养学生对太阳磁场测量理论及方法的深入认知。此外,高分辨观测和偏振测量技术也广泛应用于空间科学、天文学及遥感测量中,具有较强的普适性。太阳射电观测,特别是射电频谱日像仪在太阳观测中月发挥着越来越重要的作用,在射电天文中独具特色。

预修课程

除了天文专业研究生应当掌握的基础知识外,将涉及到的基础知识还包括:随机过程、实测天体物理、数值分析以及常用的天文数据处理软件(如IDL或MATLAB)。

教 材

主要内容

第一章太阳的高分辨率观测
本章主要讲述如何在地面进行有效的太阳光学观测以获得更高的空间、时间及光谱分辨率。
教学重点:湍流大气物理特性的统计描述
1.1地球湍流大气的光学特性及其统计描述(3学时)
1.2地基高分辨率观测的基本原理(2学时)
1.3太阳的高分辨率观测技术——自适应光学(1学时)
1.4太阳的高分辨率观测技术——图像的统计重构方法(3学时)
1.5如何进行太阳光谱的高分辨率观测(2学时)
1.6如何进行太阳磁场的高分辨率观测(2学时)
1.7太阳高分辨率观测对望远镜和仪器的特殊要求(2学时)
1.8地基高分辨率观测技术的局限性(2学时)
1.9实例分析(NVST的高分辨率观测数据应用实例)(3学时)
第二章太阳偏振测量技术
本章主要讲述如何进行偏振设计和优化,如何结合望远镜进行系统级偏振定标和建模、以及太阳偏振测量技术的现状和未来趋势。
教学重点:太阳望远镜的系统性偏振设计和偏振定标
2.1 太阳偏振测量的意义(1学时)
2.2 偏振测量的基本原理(1学时)
2.3 偏振器件及其数学描述(1学时)
2.4 反射镜的偏振特性(2学时)
2.5 偏振分析器的设计和优化(3学时)
2.6 Lyot滤光器的偏振设计(3学时)
2.7 太阳望远镜的偏振定标(2学时)
2.8 太阳望远镜偏振建模(2学时)
2.9 Matlab和Zemax的混合偏振分析(2学时)
2.10偏振定标精度与测量精度的关系(1学时)
2.11太阳偏振测量的现状和发展趋势(2学时)

第三章 太阳射电
本章主要讲授太阳射电频谱、射电日像仪等先进设备的工作原理、技术难点、数据处理等方面的内容。
教学重点:(太阳)射电频谱成像技术
3.1,太阳射电辐射及其观测特征 (2学时)
3.2,太阳射电观测方法(1学时)
3.3,射电辐射的频谱分析及射电频谱仪(2学时)
3.4,综合孔径成像及射电日像仪(2学时)
3.5,太阳及CME的雷达观测(2学时)
3.6,计划中的太阳射电观测设备(1学时)
3.7,射电频谱日像仪数据处理相关基础知识(3学时)
3.8,观测数据的获取及定标(2学时)
3.9,射电观测数据的常规处理方法(2学时)
3.10,实例分析3: CSRH的数据处理(3学时)

参考文献

(1)太阳物理导论、林元章编著,科学出版社,2000
(2)实测天体物理,谭徽松,李银柱,金振宇,国防工业出版社,2014
(3)Astronomical polarimetry, Jaap Tinbergen, Cambridge university press 1996