中國科學(xué)家揭示慕士塔格觀測(cè)站在光學(xué)觀測(cè)領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)
光學(xué)湍流是影響天文觀測(cè)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。具體來說指的是當(dāng)光穿越大氣時(shí)，大氣折射率的隨機(jī)起伏會(huì)導(dǎo)致光發(fā)生折射和散射，從而讓觀測(cè)目標(biāo)的圖像變得模糊。更直接的說，就是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的空間分辨能力和觀測(cè)靈敏度受到影響，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的高精度和高靈敏度天文觀測(cè)。
而光學(xué)湍流的嚴(yán)重程度，一般用光學(xué)湍流參數(shù)來量化。這項(xiàng)參數(shù)包含了大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù) 、大氣相干長(zhǎng)度、等暈角、大氣相干時(shí)間、湍流外尺度，這些可以通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量等方法進(jìn)行獲取和進(jìn)一步分析。這些數(shù)據(jù)根本用途之一便是確定光學(xué)湍流情況以及分析其對(duì)觀測(cè)的影響，以獲得更準(zhǔn)確的觀測(cè)結(jié)果和校正效果。理論上來說，光學(xué)湍流越小的地方，越適合建設(shè)大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡。
就在近日，來自中國科學(xué)院新疆天文臺(tái)光學(xué)天文與技術(shù)應(yīng)用研究室的研究人員，揭示了慕士塔格觀測(cè)站在光學(xué)觀測(cè)領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
據(jù)悉，該結(jié)論是研究人員通過對(duì)慕士塔格觀測(cè)站大氣表層光學(xué)湍流的時(shí)空分布特征，及其與大氣物理?xiàng)l件的相關(guān)性深入研究后獲得的成果。研究人員通過長(zhǎng)期、多高度的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)慕士塔格觀測(cè)站30米塔上的5層超聲風(fēng)速儀和6層高精度溫濕度傳感器數(shù)據(jù)，基于局地均勻各向同性湍流理論框架，系統(tǒng)分析了光學(xué)湍流強(qiáng)度和視寧度在內(nèi)，相關(guān)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，并將其與地表溫度逆溫、雷諾數(shù)、風(fēng)速等參數(shù)聯(lián)系起來進(jìn)行進(jìn)一步的分析。
最終，研究人員發(fā)現(xiàn)，慕士塔格觀測(cè)站的大氣光學(xué)湍流特性在日夜之間表現(xiàn)出顯著差異，且湍流對(duì)光學(xué)觀測(cè)的干擾隨高度增加而逐漸減弱。換言之，此處夜晚高處光學(xué)湍流弱，適合進(jìn)行觀察。具體數(shù)據(jù)表明，慕士塔格觀測(cè)站夜間6至30米中位視寧度為0.24arcsec，能為高質(zhì)量的天文觀測(cè)提供理想條件。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)地表溫度逆溫現(xiàn)象也會(huì)影響視寧度的改善，逆溫和較低的風(fēng)速條件下，更利于光學(xué)天文觀測(cè)。
而正如前文提到的，這對(duì)于建設(shè)大型光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡有重要意義，該成果可以為測(cè)量點(diǎn)500米范圍內(nèi)建設(shè)望遠(yuǎn)鏡提供可靠臺(tái)址光學(xué)湍流參數(shù)。
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