Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Иркутск, Россия
Хромосферные телескопы — важный инструмент для проведения наблюдений по программе службы Солнца и научных исследований. После 35 лет наблюдений на хромосферном телескопе Байкальской астрофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН возникла необходимость улучшить характеристики этого телескопа и Hα-фильтра. Рассчитан и изготовлен новый перестраивающий объектив для получения изображения полного диска Солнца диаметром 18 мм на ПЗС-камере Hamamatsu С9300-124 с детектором 36×24 мм (4000×2672 пикселей), установленной вместо вышедшей из строя камеры Princeton Instruments с детектором 50×50 мм (2048×2048 пикселей). Выполнены чистка и полная юстировка всей оптики телескопа. Изготовлены контрастный фильтр предварительной монохроматизации, новые поляризационные ступени, заменена оптическая иммерсия и настроена полоса пропускания интерференционно-поляризационного фильтра (ИПФ) фирмы Bernhard Halle. Впервые описаны особенности конструкции и связанная с ними методика юстировки ИПФ. Спектральные характеристики ИПФ и фильтров предварительной монохроматизации обеспечивают высокий контраст монохроматических изображений. Интерферограммы волнового фронта оптических элементов и телескопа в целом показывают, что искажения волнового фронта всего оптического тракта находятся в пределах 0.25λ. Приведены снимки хромосферы полного диска Солнца в центре и крыле линии Нα.
солнечный телескоп, интерференционно-поляризационный фильтр, интерферометрические измерения
ВВЕДЕНИЕ
В СибИЗМИР в 1980 г. был разработан и изготовлен первый отечественный телескоп для наблюдений с фильтром на линию Нα хромосферы полного диска Солнца с пространственным разрешением около 1″ [Банин и др., 1982].
Основные характеристики хромосферного телескопа и фильтра
|
Диаметр главного объектива |
180 мм |
|
Эквивалентное фокусное расстояние |
5432 мм |
|
Невиньетированное поле зрения |
34 угл. мин |
|
Диаметр изображения Солнца |
50 мм |
|
Интерференционно-поляризационный фильтр, фирма-изготовитель |
BernhardHalleNachfl. GmbH |
|
Длина волны полосы пропускания фильтра |
λ 6563 Å |
|
Полуширина полосы |
1 или 0.5 Å |
|
Смещения полосы в пределах |
± 1 Å. |
В период 1981-1999 гг. съемка диска Солнца (диаметр изображения 50 мм) велась на 80-миллиметровую фотопленку. Архив пленок хранится в Институте солнечно-земной физики СО РАН. В 2000-2002 гг. для съемки использовалась ПЗС-камера производства Princeton Instruments с матричным детектором размером 50×50 мм, 2048×2048 пикселей [ftp://ftp.iszf.irk.ru/h_alpha]. С 2004 г. из-за поломки камеры съемка велась вручную на 8-мегапиксельной цифровой фотокамере Konica Minolta DiMAGE A2, 3264×2448 пикселей. На малом поле камеры, около 17 мм, наблюдались только отдельные активные области. С новой автоматической ПЗС-камерой Hamamatsu С9300-124 с детектором размером 36×24 мм, 4000×2672 пикселей, для получения полного диска был временно установлен коммерческий объектив, который строил уменьшенное до 18 мм изображение Солнца. Однако этот объектив не давал хорошего качества изображения, и необходимо было рассчитать и изготовить новый перестаивающий объектив. Кроме того, на изображении появились участки разной яркости, резкий перепад которой от центра к краю указывал на инструментальное происхождение, а также темные точки в поле зрения и каплеобразные «расклейки» на краю поля. Они были вызваны появившимися дефектами в оптической стопе интерференционно-поляризационного фильтра (ИПФ) и фильтре предварительной монохроматизации. Для устранения дефектов потребовались ремонт и замена поляризационных элементов ИПФ. Несмотря на относительно чистую байкальскую атмосферу, оптика телескопа за 35 лет круглогодичной эксплуатации загрязнилась пылью ближайших новостроек, сажей лесных пожаров. Потребовались полная разборка, чистка телеобъектива и другой оптики телескопа и новая юстировка всего телескопа.
ОПИСАНИЕ ТЕЛЕСКОПА
Фотография телескопа и оптическая схема показаны на рис. 1. Одним из условий успешной работы комплекса «телескоп - фильтр» было соответствие оптической схемы, строящей изображение, требования к установке ИПФ на телескопе, главным образом в отношении сохранения заданной параметрами фильтра монохроматичности излучения, а также в обеспечении требуемой разрешающей способности по всему диску Солнца.
Конкретные оригинальные решения в конструкции оптических элементов и некоторых других принципиальных узлов хромосферного Hα-телескопа приведены в работе [Клевцов, Трифонов, 1980].
ИПФ - важнейшая часть хромосферного телескопа - уникальный прибор, стоимость которого сравнима со стоимостью телескопа и может даже превосходить ее. Световой диаметр оптической стопы ИПФ 28 мм, длина 190 мм, угловое поле фильтра ±2.5° при допустимом смещении полосы пропускания 0.05 Å. Эти параметры ограничивают «аппетиты» касательно установки фильтра на телескопе с большой апертурой для проведения наблюдений всего диска с высочайшим, менее 1′′, разрешением [Клевцов, 1984]. Именно для этого фильтра была рассчитана оптическая схема и изготовлен телескоп для получения монохроматических изображений всего диска Солнца с пространственным разрешением порядка 1′′ с учетом разрешающей способности приемников излучения (кинофотопленки, ПЗС-матрицы).
1. Александрович С.В., Домышев Г.Н., Коровкин А.И., Садохин В.П., Скоморовский В.И. Узкополосный интерференционно-поляризационный фильтр (ИПФ) с двумя полосами пропускания // Новая техника в астрономии. Л.: Наука, 1975. Вып. 5. С. 34-39.
2. Банин В.Г., Клевцов Ю.А., Скоморовский В.И., Трифонов В.Д. Н-alpha-кинематограф СибИЗМИР // Солнечные данные. 1982. № 1. С. 90-94.
3. Банин В.Г., Клевцов Ю.А., Скоморовский В.И., Трифонов В.Д. А. с. 1018092 СССР, МПК 5 G02В23/00. Хромосферный телескоп / заявитель и патентообладатель СибИЗМИР АН СССР / № 3330697; заявл. 14.08.1981; опубл. 15.05.1983а, бюл. № 18. 3 с.
4. Банин В.Г., Боровик А.В., Язев С.А. Большие солнечные вспышки 13 и 16 мая 1981 г. // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца: сб. науч. тр. М.: Наука, 1983б. Вып. 65. С. 151-164.
5. Батмунх Д., Головко А.А., Трифонов В.Д., Язев С.А. Наблюдения комплекса активности, давшего мощные солнечные вспышки в августе-сентябре 2011 г. в Иркутске и Улаанбатааре // Избранные проблемы астрономии: материалы 3-й Всероссийской астрономической конференции «Небо и Земля», Иркутск 22-24 ноября 2011 г. С. 75-81.
6. Боровик А.В., Мячин Д.Ю., Томозов В.М. Наблюдения внепятенных солнечных вспышек в Байкальской астрофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН и их интерпретация // Известия Иркутского государственного университета. 2014. Т. 7. С. 23-45.
7. Клевцов Ю.А. Особенности работы интерференционно-поляризационного фильтра в оп-ической схеме телескопа // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца: сб. науч. тр. М.: Наука, 1984. Вып. 69. С. 183-189.
8. Клевцов Ю.А. Новые оптические системы телескопов и методы их расчета: дис… канд. техн. наук: 05.11.07. Иркутск, 1987. 233 с.
9. Клевцов Ю.А., Трифонов В.Д. Оптическая система нового хромосферного телескопа // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца: сб. науч. тр. М.: Наука, 1980. Вып. 52. С. 71-75.
10. Коняев П.А., Боровик А.В., Жданов А.А. Анализ структуры и развития внепятенных вспышек по цифровым изображениям Солнца // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28, № 9 (320). С. 844-849.
11. Кушталь Г.И., Скоморовский В.И. Двухполосный регулируемый интерференционно-поляризационный фильтр (ИПФ) на линии HeI 10830 Å и Hα // Оптический журнал. 2000. Т. 67, вып. 6. С. 99-106.
12. Прошин В.А., Александрович С.В. Герметизация диэлектрических фильтров в вакууме // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца: сб. науч. тр. М.: Наука, 1982. Вып. 60. С. 76-80.
13. Северный А.Б., Гильварг А.Б. Интерференционно-поляризационный фильтр для исследования Солнца и опыт его применения // Изв. КрАО. 1949. Т. 4. С. 3-22.
14. Скоморовский В.И. Исследование двух интерференционно-поляризационных фильтров // Результаты наблюдений и исследований в период МГСС: сб. науч. тр. М.: Наука, 1967. Вып. 4. С. 105-109.
15. Скоморовский В.И., Иоффе С.Б. Монохроматические фильтры для наблюдений Солнца // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца: сб. науч. тр. М.: Наука, 1980. Вып. 52. С. 128-149.
16. Скоморовский В.И., Кушталь Г.И., Лоптева Л.С., Прошин В.А., Цаюкова А.Г. Коммерческие узкополосные солнечные фильтры Фабри - Перо, методы и приборы для их исследований // Солнечно-земная физика. 2015. Т. 1, № 3. C. 72-90. DOI:https://doi.org/10.12737/10537.
17. Banin V.G., Borovik A.V., Yazev S.A. Complex of аctivity and large solar flares // Contributions of the Astronomical Observatory of Scalnation Pleso. 1986. V. 15. P. 289-296.
18. Bhatnagar A., Livingston W. Fundamentals of Solar Astronomy. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2005. 445 p.
19. Borovik A.V., Myachin D.Yu. The spotless flare of March 16, 1986. Preflare activations of fine structure of chromospheres // Solar Phys. 2002. V. 205. Р. 105-116. DOI:https://doi.org/10.1023/A:1013859722017.
20. Borovik A.V., Myachin D.Yu. Structure and development of the spotless flare on March 16, 1981 // Geomagnetism and Aeronomy. 2010. V. 50, N 8. P. 937-949. DOIhttps://doi.org/10.1134/S0016793210080037.
21. Evans J.W. The birefringent filter // J. Opt. Soc. Am. 1949. V. 39. P. 229-242.
22. Golovko A.A., Golubeva E.M., Grechnev V.V., Myachin D. Yu., Trifonov V.D., Khlystova A.I. Data base of full solar disk H-alpha images from the Baikal Observatory // Solar Variability: From Core To Outer Frontiers. Proc. 10th European Solar Physics Meeting, Prague, Czech Republic, 9-14 September 2002. P. 929-932.
23. Kushtal G.I., Skomorovsky V.I. Advancements in the geometrical measurements of the birefringent filter´s crystal plates and two-dimensional measurements of Doppler velocity in the solar atmosphere // Proc. SPIE. 2002. V. 4900. P. 504-512.
24. Öhman Y. On some new birefringent filters for solar research // Arkiv för Astronomi. 1958. V. 2. P. 165-169.
25. URL: ftp://ftp.iszf.irk.ru/h_alpha/ (accessed De-cember 8, 2015).
26. URL: http://www.nso.edu/IAU-Com12/resources (accessed December 7, 2015).
27. URL:http://archives.ru/documents/methodics/obzor_restore-text-archival-document.shtml (accessed November 23, 2015).
28. URL: http://www.hida.kyoto-u.ac.jp/SMART/ (accessed November 17, 2015).
