С.Г.Можаровский

Можно ли построить магнитографвычитая абсолютные ширины

профилей трех линий циркония

Уссурийская астрофизическая обсерватория,

Россия, Уссурийск, 692533, sw@newmail.ru

Параметры линий Zr I, mult. №2

линия

длина волны,

Å

ELow, eV

lg(gf)(G-K)

ERR ~ 0.04

Wph,

mÅ

d0,ph,

%

Geff

ZR6127 6127.48 0.15 -1.06 2.00 1.8 1.25

ZR6143 6143.18 0.07 -1.20 1.70 1.6 1.08

ZR6134 6134.57 0.00 -1.24 1.97 1.6 0.67

линия длина

волны, Å

ELow, eV

lg(gf)

(Oxf)

Wph,

mÅ

d0,ph,

%Geff

FE5250 5250.21 0.12 -4.938 64.9 71.0 3.0

FE5247 5247.06 0.08 -4.946 60.4 71.6 1.5

Для сравнения линии Fe I, mult. №1

Изменения профилей при изменении поля от 1000 до 3000 G

1. Разница ширин пропорциональна разнице факторов Ланде2. Пропорция сохраняется при изменении поля

Численный расчет для модели тени Stellmacher-Wiehr 1975

Если бы профили вели себя идеально калибровочные кривые совпали бы с приведенными на этом рисунке

Wline1-Wline2 = 4.67·10-5Hλ2· (Geff1-Geff2) [см]

Чтобы построить магнитограф надо:

• Взять телескоп типа АЦУ-5 со спектрографом АСП 20

• Разместить три ПЗС-матрицы в фокусе спектрографа в

позициях, которые занимают линии Zr I

• Синхронно записывать профили этих линий

• Вычитать ширины профилей попарно для трех пар

• Получать H по калибровочным кривым

На чем проверялась идея создания магнитографа

• Серия расчетов профилей Стокса для модели тени

• Анализ фотометрии фотографических спектров

крупного пятна

Параметры расчетов(программный комплекс SunWorldSunWorld)

• модель фотосферы Stelmacher-Wiehr 1975, далее SW75

• центр диска (cos(θ) = 1.0)

• микротурбулентные скорости Vmi = 0.0 км/с

• напряженность поля 2900, 3200 G• угол наклона поля к лучу зрения γ = 150, 300

• учет аномальной дисперсии

• перерасчет Pg и Pe при вариациях температуры T фотосферной

модели

Изменения γ - угла наклона поля к лучу зрения

H=3100G, Vmi=0, Vma=0

Изменения температуры – модельного параметра ΔΘ (Θ=5040/T)от полутени I/Iph=0.7 до модели I/Iph=0.04

H=2900, γ=15°Рассеянным из полутени светом можно пренебречь, так как профили линий mult № 2 Zr I при температурах полутени резко ослабевают. Рост лоренцевской составляющей в профиле Фойгта в тени заставляет отказаться от областей с малым d=1-R для сравнения ширин.

Количественная картина

"обратная"калибровочная кривая (КК) для 3-х пар линий

6127-6134,6143-6134,6127-6143

полученная из абсолютных ширин

профилей Wline измеренных на уровне

d = 25%

искусственная ситуация:

lg(gf) подобраны до совпадения

эквивалентных ширин всех трех линий

Влияние на КК угла наклона поля к лучу зрения

Зависимость KK от температуры (от ΔΘ)для 6127-6143 - пары с самой малой разностью Geff

ΔH=100Гспри ΔΘ=0.1

W6127(T)≠

W6143(T)изменяются не

синхронно с температурой

Зависимость разностей экв.ширин пар линий Zr от модельного параметра ∆Θ в окрестностях модели тени SW75. H=0 Гс

Проблемы - отклонения от идеальной картины, выявленные в расчетах

• ΔT -> ΔH

• Δ(lg(gf)) -> ΔH

• Δ(Vma,Vmi < 1.5км/с) -> ΔH

– Δ(Vma,Vmi > 1.5км/с) -> ΔH

Влияние неточного знания lg(gf) на определение абсолютной ширины линий

если изменить lg(gf) на 0.10крыло смещается на 2-3 mÅ

Для Δlg(gf)=0.04 поправка от 100 Гс для 6127-6134 до 350 Гс для 6127-6143

Влияние макротурбулентных

скоростей на КК

Скорости Vma <= 1км/с, характерные для тени, не оказывают существенного

влияния на КК

Микротурбулентные скорости Vmi

Для надежной работы метода измерения поля с помощью

сравнения ширин нежелательно, чтобы в тени наблюдались скорости, характерные для эвершедовских движений

Анализ наблюдений

Параметры наблюдений и фотометрии

• время наблюдений 13.05.1985г UT 22h• пятно №26 согласно СД, площадь 425м.д.п., • поле S полярности, H = 3200G по набл. в линии Fe I λ 6302 Å• телескоп АЦУ-5 со спектрографом АСП-20, IV порядок

• решетка 600 штрихов/мм, Rтеор=360000, Rпракт=250000

• щель 0.040мм, ширина инстр.профиля 25mÅ• обратная дисперсия 2.5 мм/Å, • масштаб изображения Солнца на щели 11.7"/мм• серия 6 спектров в диапазоне λλ 6064-6173 ÅÅ• экспозиция 1с, пленка Тип-17, без анализаторов поляризации• фотометрия проведена на АМД-1 в СибИЗМИР в 1986г• для ф/м использован 3 лучших спектрограммы • результаты сохр. в виде нормир.графиков профилей линий

Линия ZR6127.

Пример набора графи- ков для одной линии и одной спектрограммы.

Верхние разрезы соот-ветствуют центру пят-

на, последующие полу-чены с шагом 2" в сто-рону обоих полутеней.

Отсчеты ф/м усредне-ны по 5 точек (20 mÅ)

Точка максимальной яркости в разрезе

принималась за 105%, и таким способом

определялся уровень непрерывного спектра

Фотометрический разрез пятна вдоль щели в 3-х линиях

спектрограмма №2 от 13.05.1985

уровни непрерывного спектра для трех линий в разных точках имеют разное соотношение за счет случайных ошибок

Профили R0 и L0 относятся к одной и той же точке на щели.

Методика измерения ширин профилей

• Картинка графика копировалась, зер-кально отражалась и накладывалась на исходную (красные точки).

• Сдвигая правый (красный) профиль относительно левого до совпадения точек на уровне реперных линий мы определяли положение центра относительно левого края. (Таким образом получалась точка бисектора)

• Двойное расстояние до центра давало ширину на заданном уровне.

• Затем, полученные ширины ZR6127, ZR6143 и ZR6134 накладывались на один график и на нем измерялась разность ширин.

• Благодаря визуальному сопоставле-нию крыльев шаг сдвига возможно уменьшить вплоть до 1/10 точек исходной оцифровки (т.е. до 0.4mÅ)

Пример определения поля по разрезу L1 спектрограммы №02

• Измерять напряженность поля можно.

• Точность измерения неудовлетворительна

выводы:

Если добавить 5mÅ к ширине 6143, то все

значения H выровняются

Обсуждение• Уровень шумов при переходе от фотографических наблюдений

к фотоэлектрическим может быть значительно уменьшен, на-пример, за счет увеличения времени экспозиции.

• Для уточнения уровня континуума могут быть приняты специ-альные меры – выбраны опорные области спектра, измерения могут быть приведены в единую шкалу интенсивностей, для трех линий могут быть учтены индивидуальные отличия ло-кального континуума.

Была сделана оценка влияния смещения уровня континуума на из-меряемый результат. Она оказалась равной

Таким образом точность фотометрии должна составлять 0.05-0.01% от уровня континуума линии для точности измерения поля в 10 G. Или в разрядах АЦП это 12-14 бит.

Пара линий Гаусс на процент

6127-6134 220

6143-6134 300

6127-6143 850

Выводы• Магнитограф построенный таким способом будет обладать

хорошей линейностью, его можно использовать для записи колебаний напряженности поля

• Наблюдения будут относиться именно к холодной составля-ющей тени исключая яркие точки и влияние рассеянного света полутени

• Данный метод будет полезен для сравнения с другими методами измерения поля, например, по расщеплению линии Fe I 6302

• Остается неизвестным угол поля к лучу зрения• Необходимы особые меры для определения точного уровня

непрерывного спектра при построении такого магнитографа. • Измерения потребуют значительных поправок в присутствии

турбулентных скоростей от 1.5 км/с и выше.

Спасибо за вниманиеСпасибо за внимание