天文成像数值仿真的相位屏模拟方法

通过利用Monte-Carlo方法对湍流相位屏模拟进行验证和分析。给出加入次谐低频补偿相位屏与直接谱反演相位屏的对比结果,并分析了在考虑内外尺度时次谐低频补偿方法的有效性。此外,给出了基于天文观测的多相位屏的湍流分层模型。在此基础上对天文成像进行数值仿真,并给出了仿真结果。

中性大气折射延迟的研究现状及其天文测量方法

经典天体测量和大地测量所作的天文大气折射修正,以及现代空间大地测量所作的电磁波中性大气折射延迟改正,都没有达到期望的高精度要求,原因在于不能直接测定天文大气折射和折射延迟模型的参数,只能采用各地相同和各向同性的理论模型作改正.为了提高修正精度,人们用测量数据反演各观测站不同方位的经验改正模型.本文根据有关学科发展对空间大地测量的精度要求,阐述了折射延迟量与观测站周围的地形有关的事实,指出了建立和采用随观测站、方向而异的改正模型的必要性;在分析了长期以来直接测定天文大气折射或折射率的几个主要障碍和已具备的条件后,根据光学波段的天文大气折射与射电波段的大气折射延迟之内在联系,提出了在各测站采用天文大气折射测定值,建立各自随方位而异的大气折射实测模型和折射延迟实测模型的方法;文中还给出了测定瞬时天文大气折射、建立两种实测模型的总体方案.这一方法的实施,将有可能把天顶方向的延迟改正精度提高到1mm以内、高度角5°处的精度提高到厘米量级,并且把截止高度角压缩到5°以内.

昭通大山包天文气象条件统计分析

采用云南省昭通市昭阳区气象局1960年到1988年间在大山包实地采集的气象数据资料,并根据优良太阳观测台址所要求的各项参数指标,对大山包29年来的气象资料进行了系统的统计分析,发现该候选址点在干季(10月到次年4月)具有年日照时间增长、云量减少、相对湿度降低、风速较小且风向稳定、气候变化具有明显的周期性等特征。考虑到交通条件便利,初步判定它是一个具有潜力的优良太阳观测候选址点。

云南暗弱天体光谱及成像仪长缝光谱研究

云南暗弱天体光谱及成像仪(Yunnan Faint-Object Spectrograph and Camera,YFOSC)是一台能够快速切换工作模式,进行天文成像及光谱观测的仪器。其中长缝光谱作为该仪器的主要光谱观测模式广泛应用于点源以及面源的分光测量研究。通过测量该模式下YFOSC系统的波长响应曲线,各块光栅的波长范围,并对定标灯谱进行波长证认,同时在考虑大气吸收以及望远镜效率的情况下给出了曝光时间曲线,为观测者更好地使用该仪器提供参考。最后以近期拍摄的一条超新星光谱为例,介绍长缝光谱模式的实际观测能力。

云南1米红外太阳塔分布式CCD实时控制与图像采集系统软件研制

分布式多CCD实时控制与图像采集系统软件的研制是1 m红外太阳塔进入常规观测的必要条件。重点讨论了太阳塔多CCD实时控制与图像采集软件系统的研制,包括软件系统采取的主控前置系统结构、工作流程,为了解决主控机和前置机之间通信而设计的通信协议,利用双缓存、双模数变换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)、存储器直接访问(Direct Memory Access,DMA)技术提高图像处理和存储速度,利用多线程机制实现多CCD的同步图像采集,前置系统定时向主控系统发送心跳信息以增强系统的可靠性。经实际测试,系统达到了预定指标,初步满足1 m红外太阳塔的观测需求。

基于XML的轻量级科学工作流系统的建模研究

科学工作流技术应用中一个首要的问题就是如何针对科研活动工作流程进行建模。以虚拟天文台技术研究为背景,从面向用户和面向计算机两个角度综合分析了工作流内部结构,以及基于管道工作流建模过程的缺点,在此基础上提出了一种针对天文应用的工作流描述语言(Scientific Process Description Language,SPDL),SPDL基于可扩展标记语言(eXtensible Markup Language,XML)描述,逻辑关系简明,可以定义当前天文研究中所需要的信息处理过程,对SPDL的设计与实现进行了论述,同时对各种不规范建模表现形式进行了讨论。

10赫兹漫反射激光测距控制系统的设计与实现

设计和实现了云南天文台1.2 m望远镜10 Hz共光路漫反射激光测距控制系统,包括激光器、信号探测器和测时设备等的控制。并将系统应用于实际观测中,使用结果表明系统运行正常,且已成功实现了部分空间碎片的漫反射激光测距。将测时设备换为事件计时器后,该系统可直接用于激光测月试验。

日晕测量与日晕光度计外缘杂散光抑制试验

为配合大型太阳设备西部选址工作,研制了一架现代日晕光度计(Sky Brightness Monitor,SBM).前期实验对日晕光度计性能进行了测试,同时积累了云南部分址点的日晕数据.资料分析结果显示,轿子雪山正午前后的日晕水平最低可至日面中心强度百万分之几的量级(蓝波段).这表明该日晕光度计内部杂散光水平已达到了国际同类产品的标准.日晕光度计的内部杂散光源主要来自两部分:镜筒前端中性滤光片(ND4)固定套圈的边缘衍射(视场靠内区域)和镜筒内置光阑的边缘衍射(视场靠外区域).针对后者进行的变换光阑孔径大小试验结果证实,适当缩小光阑孔径可有效减小数据中视场靠外区域的衍射光干扰.

由对地全晕状日冕物质抛射诱发的地磁感应电流统计研究

太阳活动会引起输变电系统异常,特别是对超长距离输变电系统的危害尤其明显.根据SOHO/LASCO(Solar and Heliospheric Observatory/Large Angle and Spectrometric Coronagraph)的日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)数据、华北电力大学和芬兰气象研究所获得的地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current,GIC)数据以及地磁暴数据,分析研究了与GIC事件有关的对地晕状CME的重要观测特征和物理性质.按照对称性将晕状CME进行分类后,发现造成GIC事件的晕状CME主要有3类:完全对称型、亮度不对称型和外形不对称型.不同类型的全晕状CME驱动的GIC事件在强度、持续时间等方面特征各不相同.其中,亮度不对称型晕状CME很有可能对GIC事件影响最为严重.同时注意到GIC与地磁场随时间的变化率也具有较好的相关性.

天津市及周围地区近500a旱涝变化分析

为揭示天津市及其周围地区(±3°)旱涝变化的时间演变特征和变化趋势,采用相关分析、累积距平、滑动t检验、小波分析等统计分析方法,对该地区5个站1470-2000年的旱涝资料进行了分析。结果表明,该地区旱涝变化基本一致,旱年、涝年呈正态分布;在这段时期里,有4个比较显著的干旱、洪涝阶段;旱涝变化有大约10,20和36 a的周期性,和太阳活动周期密切相关。

现代日晕光度计多波段测光系统初步测试结果分析

现代日晕光度计是用于精确测定监测址点的多种大气参量的精密仪器,它已列为我国西部太阳设备选址工作中的重要设备。利用同一架日晕光度计首先对昭通大山包进行了多波段数据采集。在仔细分析初步测光结果的基础上,进一步完善日晕光度计的光学系统。使用改进后的设备对昆明凤凰山址点进行了多次数据采集,都获得了理想数据。这表明日晕光度计的多波段测光系统已能够用于西部太阳选址工作中。

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅳ)——内核自转动力学方程

本文是序列文章的第四篇,其内容包括:基于连续介质力学的基本理论,给出了固体外核(SIC)自转的动力学方程,考虑了地球的自引力、液核对内核边界的压力和二阶外部引潮力位对SIC自转的影响,并在O(mε)的量级上给出了其实用的表达式.本文的理论推导更加严密和细致,改正了文献〔1〕在推导过程中的某些错误(例如:(B39)、(B44)和(B59c)式).本文的工作是对文献〔1〕有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅴ)——地球自转耦合运动方程组

本文是序列文章的第五篇,其内容包括:基于连续介质力学的基本理论,在考虑到地球的自引力、液核对核幔边界的压力和外部引潮力的作用下,严格地给出了地幔的角动量方程.利用前文的有关结论,进而给出了整体地球自转的动力学方程和内核地球模型的地球自转耦合运动学方程组.本文顾及了高阶岁差章动力矩对地球自转的影响,因而在理论上扩展了文献〔1〕给出的理论模型.本文的理论对进一步研究在高阶岁差章动力矩作用下的内核地球章动是非常有意义的.

基于GRACE数据的西南陆地水储量分析

利用地球重力卫星GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)2005年1月～2010年4月期间64个月的数据,对我国西南地区陆地水储量变化进行了反演.结果表明,选取适当的高斯半径(R=600 km)和所采用数据的平均引力场作为背景引力场,则基于GRACE数据反演的西南陆地水储量很好地反映了2010年初的西南旱情.

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅵ)——章动转换函数和内核的动力学效应

本文是序列文章的第六篇,其主要内容包括:讨论了两种章动转换函数表达式以及它们系数之间的关系,指出了前人给出系数值的缺陷,以及某些公式表述的错误;基于内核地球模型的有关参数,利用Mathematica数学分析软件计算了PREM和1066A地球模型在FULL理论、MTIC和FIC近似下的章动本征模频率和章动转换函数的有关系数;计算了内核动力学对受迫章动的影响,结果表明其影响已在目前VLBI可检测的量级内.本文对地球章动转换函数进行了较完整的论述,期望对进一步研究地球自转动力学起重要作用.

埃文斯目视日晕光度计测量原理研究

埃文斯目视日晕光度计(Evans Visual Sky Photometer,EVSP)是应用于日冕仪选址的重要仪器,从20世纪40年代一直使用至今,它为现代日晕光度计的定标提供了参考标准。通过使用云南天文台现存的一架EVSP研究了它的工作原理,并重点介绍了所利用的简易定标方法。给出了国际现有的多台EVSP日晕亮度定标曲线。由于EVSP内部光学元件反射率和透过率,以及中性渐变光楔的光学密度等存在未知的时间缓变特点,因此利用这种新定标手段可以高效经济地获得各自的定标曲线。

磁重联电流片的参数变化对电子加速的影响

通过采用试验粒子的方法,研究了在有引导磁场B_z存在的磁重联电流片中,电子被super-Dreicer电场E_z加速后的运动特征。首先,考虑了引导磁场恒定且与电场有不同方向时对粒子加速的影响。在这种情况下,B_z方向的改变直接改变了电子的运动轨迹,使其沿着不同的路径离开电流片。在B_z和E_z同向时,高能电子的pitch-angle接近于180°。然而,当2者反向时,高能电子的pitch-angle接近0°。引导磁场的取向只是使电场有选择地对不同区域的电子进行加速,不会最终影响电子的能量分布,最终得到的能谱是普遍的幂率谱E^(-γ)。在典型的日冕条件下,γ大约等于2.9。进一步的研究表明γ的大小依赖于引导磁场及磁重联电场的强弱,以及电流片的尺度。随后,也研究了包含多个X-点和O-点电流片中被加速粒子的运动特征。结果表明X-点和O-点的存在使得粒子被束缚在加速区并获得最大的加速,而且最终的能谱具有多幂率谱的特征。

GPS中性大气折射延迟的研究

简述了GPS大气折射延迟研究的进展,针对GPS对中性大气折射延迟改正精度的要求,给出了研究天文大气折射和中性大气折射延迟的一个可能方法,即:基于映射函数形式的天文大气折射模型,利用不同方位的天文大气折射值的测定数据,求解映射函数中的参数,进而可建立随观测站和随方位而异的大气折射延迟改正模型。

灾变理论在太阳物理和天体物理其他研究领域中的应用

叙述和介绍了太阳爆发的磁通量绳灾变理论和模型的发展过程,强调了建立这样的模型所需要的观测基础。讨论了由模型所预言的爆发磁结构的几个重要特征以及观测结果对这种预言的证实。在此模型的基础上,讨论了一个典型的爆发过程中所出现的不同现象及它们之间的相互关系。最后,介绍了作者的一项最新尝试:将太阳爆发的灾变理论和模型应用到对黑洞吸积盘间歇性喷流的理论研究当中,以及研究所取得的初步结果。

阻导风板及其在NVST上的测试结果

太阳望远镜采用全开式圆顶有许多好处,但是此时风对望远镜产生比较大的扰动。为了减少风对望远镜的影响,设计了阻导风板,并在实际应用中得到了很好的结果。全面介绍了阻导风板的原理、结构,并给出了设计要点及在1 m红外太阳望远镜(New Vacuum Solar Telescope,NVST)上的实测结果。