基于大气偏振光学的太阳跟踪方法

太阳位置信息不仅在太阳能领域应用广泛,而且在偏振光导航领域中被作为重要的空间特征,为偏振光导航提供信息。在研究大气偏振模式分布规律时,发现太阳位置与偏振模式存在着一定的对应关系;利用这一联系提出一种新的太阳跟踪方法:对偏振模式进行采样,得到各个采样点的偏振信息(偏振度和偏振角度)与太阳空间位置(高度角和方位角)之间的关系方程组。利用最小二乘法求得最优解并将其作为太阳位置。通过仿真实验验证了该方法的可行性,接着通过全天候和遮挡情况下的太阳跟踪实验进行了验证。实验表明用该方法求解得到的太阳高度角和方位角的平均误差在0.5°;并且不受空间位置和时间的限制,不存在误差积累,不受遮挡物对太阳遮挡的影响,体现出良好准确性和的环境适应性,可以有效地实现太阳空间位置确定和太阳跟踪。

太阳活动区低色球层亮点幂律分布时变规律的观测分析

太阳耀斑和微耀斑能量的幂律分布是太阳活动的一个典型特点。调查其统计特征和时变规律,对研究太阳能量的传输和耗散以及高层大气的加热机制有重要意义。研究太阳低层大气中能量释放的统计规律及其演化过程,使用二维区域标记算法,在日出(Hinode)卫星上的太阳光学望远镜(Solar Optical Telescope,SOT)对NOAA 10930活动区观测的低色球层Ca Ⅱ Hλ3 968.5单色像资料上,分析表征亮点能量分布的频数特征及其变化规律。在时间跨度为124 h、视场为202″.4×85″.3的时间序列中,共获得2.99×105个亮点,平均每帧图上每平方角分有24.15±6.34个亮点。主要分析结果如下:(1)亮点尺度(L=(L_xL_y)^(1/2))的瞬时分布基本符合幂律分布并满足自相似性;(2)亮点的产生率及其信噪比随着尺度的增加而减小。海量微小尺度亮点持续的发生可能是加热高层大气的一种稳定而可观的能量来源,例如,尺度小于4″的亮点产生的光通量在样本总光通量中占的比例达到53.23%;(3)小尺度亮点的瞬时数密度随着活动区的衰减而降低;(4)亮点集的尺度服从幂律分布,其离散系数σ(ζ)仅为4%。该实测样本尺度的幂指数γ为1.97,低噪声样本(L≤8″)的γ为2.12;(5)但是,在观测时段内,γ并没有收敛。样本集的γ是一个在观测积累中呈锯齿状变化的过程:在平静时段缓慢升高,在活动瞬间突然降低。(6)亮点瞬时子集的γ与其总光通量呈反比。在样本中剔除大尺度(L>8″)个体后,中小尺度亮点仍服从上述规律。太阳活动不仅产生中、大尺度的增亮区域,还对各尺度区间亮点的频数分布产生全局性的影响,引起瞬时γ的降低。