太阳塔观测数据及其处理

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1、051211019太阳观测数据及其分析第6组刘鹏组长陈枫2007.111实验目的通过对太阳塔数据的处理，了解天体物理中成像、成谱的基本过程和知识，同时针对像和谱的定量研究，了解天体物理的研究方法、过程等。具体而言：掌握计算机对天文数据进行成像成谱的工作用计算机对复杂数据进行统计分析利用各种资源（图书、网络等）找参考资料和相关工具2实验要求(1)实验手册上第一、第二次实验中实验步骤所要求的内容(2)对得到的数据进行可能的研究、分析。比如谱的拟合、速度场分析，各个隐含量的计算。(3)深入了解三维成像光谱观测，阐述清楚三维结构(4)对实验步骤进行讨论，

2、找出误差来源，大小，以及对最后结果的影响*(5)理论上分析三维光谱成像原理3实验步骤在本次观测太阳的实验中，主要有八大观测步骤（1）利用CCD成像光谱观测系统，获得和Ⅱ8542谱线的两维图像数据120*260（2）得到和Ⅱ8542谱线的平均谱线轮廓（3）利用太阳光谱图（附件1），证认和Ⅱ8542的两条谱线粗略算出色散度和；证任多条谱线，用最小二乘法获得精确色散度和中心像元所对应的波长（4）建立一个纵坐标为剩余强度的谱线轮廓，（5）利用CCD成像光谱系统，进行扫描观测，获得扫描方向-狭缝方向-色散方向的扫描数据（CUBE）（6）得到两张不同波长的日

3、面活动区的单色像（7）得到日面扫描区域相对视向速度场（8）得到某个固定狭缝方向的扫描方向—色散方向图，和某个扫描方向的狭缝—色散方向图4实验原理光谱仪的线色散度:CCD观测成像系统所采集的数据，在色散方向的相邻两个像元所对应的波长间隔。在狭缝方向—色散方向两维数据文件里，可以得到一组平均谱线轮廓值，其中j为狭缝方向像元数的标记，k为色散像元数的标记。利用这组数据可以做出谱线轮廓。利用太阳光谱图可以证认和Ⅱ8542中的个谱线的波长。利用公式，利用两组数据可以粗略得到色散度和零点象元；利用多组数据可以根据最小二乘法得到色散度和零点象元,然后可以得到中

4、心像元。由于光谱仪、CCD摄像机、以及太阳连续辐射的背景的影响，谱线基线不是一条水平线，因此观测轮廓应该作以连续谱强度为单位的归一化处理，得到光谱强度为，其中，为第i个像元的辐射强度，为对应的连续辐射强度三维数据结构（CUBE）如实习书图2.1所示，其中垂直于X轴的一个切面是光谱图，垂直于Y轴的一个切面是光谱图，，而垂直于的一个切面是扫描观测区域的单色像。不同位置的光谱和速度场:在一个和Ⅱ8542线扫描观测数据Cube中，选取位置（X1，Y1），就可以得到一条光谱S1,在位置（X2，Y2）上有光谱S2……这样就可以得到30112条谱线。我们可以计

5、算出每条光谱线轮廓的重心。线重心指的是如图2.3所示的剩余强度（轮廓阴影的部分）的重心，其表达式为把某一位置谱线线心作为参考线心，计算所有其他谱线的线心相对于参考线心的位移，就可以得到这个区域的相对线心位移。我们有速度关系其中C为光速，且设红移速度为正，则我们可以得到扫描区域的速度场。5实验仪器南京大学太阳塔CCD成像光谱观测系统。多波段光谱仪。6实验观测数据及其分析ＡH（1）两维图像数据（120*260）（2）平均谱线轮廓从30张图像中，选取第一张，做其平均谱线轮廓，对120条狭缝做平均得到。（3）证认谱线，粗略算出色散度对照实习书上的附图3，

6、找到了相应的5条线心的对应像元，并且在附图2中找到了相应的波长。取两组数据，分别为，根据书上公式粗略得到（4）证认谱线，用最小二乘法获得色散度利用找到的5条线心的像元数和相应波长，根据最小二乘法可以精确得到色散度。即（5）剩余强度谱线轮廓用平均谱线轮廓和连续谱做归一化处理得到。连续谱用直线近似，最小二乘法找出直线的斜率和截据。连续谱图像为剩余强度谱线为（6）获得扫描数据Cube原始太阳谱线的图像（7）日面活动区单色像（8）日面扫描区域相对速度场其中，参考线心用每一条谱线强度最低值的像元的波长，对3600条谱线都求出其线的重心。（9）固定狭缝方向（

7、120）的图和固定扫描方向（20）的图ＢCa（1）两维图像数据（120*260）（2）平均谱线轮廓从30张图像中，选取第一张，做其平均谱线轮廓，对120条狭缝做平均得到。（3）证认谱线，粗略算出色散度对照实习书上的附图4，找到了相应的6条线心的对应像元，并且在附图1中找到了相应的波长。取两组数据，分别为，根据书上公式粗略得到（4）证认谱线，用最小二乘法获得色散度利用找到的6条线心的像元数和相应波长，根据最小二乘法可以精确得到色散度即（5）剩余强度谱线轮廓同理氢。（6）获得扫描数据Cube（7）日面活动区单色像（n1=172,n2=147）（8）日

8、面扫描区域相对速度场（9）固定狭缝方向（120）的图和固定扫描方向（20）的图7谱的拟合利用GaussFit函数做氢和钙的平均谱线拟合（