Güneşin "mikro ifadesi" bu teknoloji ile görülür.
Şekil 1: Kalplerimizdeki güneş
Her zaman ışık ve sıcağın eşlik ettiği güneş bize sıcaklık ve umut getirir. Ancak, güneşin de bir öfkesi vardır. Sakin olduğunda (güneşin sessiz bölgesi) pitoresktir ve öfkelendiğinde (koronal kütle fırlaması), öfkesi nedeniyle güneşin yüzü de sivilcelerle (güneş lekeleri) patlar. Şiddetli güneş aktivitesi (güneş fırtınası) bize büyük zarar verebilir. Güneş-karasal boşluğa büyük miktarda elektromanyetik radyasyon ve yüklü parçacıklar fırlatır, felaket uzay havası oluşturur ve insan havacılık, iletişim ve güç sistemlerini tehlikeye atar. İlgili tehlikeler zaman zaman ortaya çıkmaktadır, örneğin 1989'daki Quebec kesintisi ve 2003'teki "Cadılar Bayramı Olayı".
Şekil 2: Güneş aktivitesinin insan üretimi ve yaşam üzerindeki etkisi
Yaşlı adamın güçlü yıkıcı gücü karşısında, onun sözlerini gözlemleyerek güneşin doğasını anlamayı umuyoruz. Güneşin ifadesindeki ince değişiklikleri gözlemleyerek (güneş atmosferinin yüksek çözünürlüklü görüntüleme gözlemleri), güneşin ruh hali değişikliklerini tahmin edebilmemiz (uzay hava durumu tahmini) ve kayınpeder sinirlenmeden önce olası zararı azaltmak için önlemler alabileceğimiz umulmaktadır.
Burada yeni bir soru var Güneş bizden çok uzakta Güneşin yüzündeki ince değişiklikleri nasıl görebiliriz?
Güneş teleskopu "miyoptur"
Teleskop, uzayı keşfetmemiz için vazgeçilmez bir araçtır, ancak görünüşte huzurlu atmosferde bile, her zaman atmosferik türbülans vardır. Gözlem hedefinin yaydığı ışık dalgaları, bozulan atmosferden geçerken bozulacak ve ayırt edilebilen küçük yapılar da bulanıklaştırılarak birkaç metre açıklığa sahip büyük bir optik teleskobun görüntüleme çözünürlüğü gökbilimcilerin elindeki 10 diyafram açıklığını aşmayacaktır. ~ 20 cm küçük teleskop.
Sonuç olarak, gökbilimciler İspanya'daki Trarife Adaları, Hawaii'deki Mauna Kea ve Şili'deki Paranal gibi yüksek dağlarda mükemmel gözlemevleri bulmaya çalışıyorlar. Geniş açıklıklı güneş teleskoplarının geliştirilmesiyle, insanlar suya yakın gözlem istasyonlarının gündüz gözlemleri için daha uygun olduğunu keşfettiler. Suyun özgül ısı kapasitesi çok büyük olduğu için, aynı ısı maruziyeti altında, geniş su alanlarının olduğu yerlerde sıcaklık artışı çok daha yavaştır, gün boyunca hava akışı daha kararlı olacak ve güneş teleskopu daha az parazite maruz kalacaktır.
Uyarlanabilir optik: Astronomik teleskop " Düzeltici camlar "
Astronomik dünyanın semptomları tedavi etme durumu, ancak temel nedeni değil, 20. yüzyılın ortalarında Uyarlanabilir Optik (AO) teknolojisinin ortaya çıkmasına kadar tamamen değişmedi. Dünya atmosferinin etkisi nedeniyle, yerdeki teleskoplar miyopiden muzdariptir ve uzaktaki şeyler her zaman bulanıklaşır, adaptif optik teknolojisi ise bir çift gözlük gibidir, gerçek zamanlı olarak dünya atmosferindeki rahatsızlığı ortadan kaldırarak teleskopun tekrar görmesini sağlar. Parlak, üstün performansını sergileyin.
Güneş gözlemi alanında Çin, Yunnan Gözlemevi'nin 1 metre vakumlu güneş teleskopu olan metre çapında bir güneş teleskopuna sahiptir. 2015 yılında, Çin Bilimler Akademisi Optoelektronik Teknoloji Enstitüsü'nün güneş enerjili yüksek çözünürlüklü optik görüntüleme teknolojisi ekibi, Şekil 4'te gösterildiği gibi 151 üniteli yüksek dereceli bir güneş uyarlamalı optik sistemle donatıldı.
Şekil 3: Uyarlanabilir optik sistemi
Şekil 4: 1m'lik yeni vakumlu güneş teleskopu (solda) ve uyarlanabilir optik sistemi (sağda)
Yeni nesil geniş alanlı uyarlanabilir optikler
Bununla birlikte, uyarlanabilir optikler mükemmel bir teknik çözüm değildir. Şu anda, daha fazla geliştirme potansiyeline sahip olan Multi-Conjugate Adaptive Optics (MCAO) teknolojisi olarak adlandırılan bir kavramdır.
Şekil 5'te gösterildiği gibi, geleneksel uyarlanabilir optik teknolojisi, atmosferik türbülans tarafından belirli bir yönde biriken dalga cephesi bozukluğunu tespit eder ve telafi etmek için bir dalga cephesi düzeltici kullanır. Algılama yönü için düzeltme etkisi çok idealdir, ancak diğer görüş alanı yönleri için (şekilde sol ve sağ taraflar), üst atmosferin bozulma bilgileri kaybolacak ve bu da karşılık gelen düzeltme etkisini daha kötü hale getirecek ve düzeltme görüş alanı çok sınırlıdır.
Çok katmanlı eşlenik uyarlanabilir optikler, birden çok görüş hattı yönündeki dalga cephesi bozukluklarını eşzamanlı olarak algılamak için birden çok kılavuz yıldız kullanır ve farklı katmanlardaki türbülanstan kaynaklanan dalga cephesi sapmalarını elde etmek için atmosferik tomografi kullanır; sonraki optik yolda birden fazla deformasyon ayarlayın Ayna, tüm gözlem alanındaki atmosferik türbülansın etkili bir şekilde telafi edilmesini sağlamak için farklı yüksekliklerde atmosferik türbülans için katmanlı bir düzeltme gerçekleştirir, böylece geniş görüş alanı yüksek çözünürlüklü görüntüleme gözlemi amacına ulaşılır.
Şekil 5: Geleneksel uyarlanabilir optiklerin (solda), yüzeye uyarlanabilir optiklerin (orta) ve çok katmanlı eşlenik uyarlamalı optiklerin (Great Bear Lake 1.6m güneş teleskopu GST ve MCAO sisteminden güneş görüntüsü) temel kavramları ve düzeltme etkileri )
Çok katmanlı eşlenik adaptif optiklerin bir türevi olarak, MCAO'nun gerçekleştirilmesinin ilk adımıdır.Yer Katmanı Uyarlamalı Optik (GLAO) adı verilen bir başka büyük görüş alanı uyarlamalı optik teknolojisi de son yıllarda kullanılmaktadır. Güçlü bir şekilde geliştirin (Şekil 5).
Çin ayrıca son zamanlarda çok katmanlı eşlenik uyarlanabilir optik teknolojisinde büyük ilerleme kaydetmiştir. Çin Bilimler Akademisi Optoelektronik Teknolojisi Enstitüsü'nün güneş enerjili yüksek çözünürlüklü optik görüntüleme teknolojisi ekibi, araştırmacı Rao Changhui önderliğinde, Yunnan Gözlemevi'nin yeni 1 metrelik vakumlu güneş teleskobu için güneş çok katmanlı eşlenik uyarlanabilir optik sisteminin bir prototipini başarıyla geliştirdi. Dönem boyunca, güneş enerjisi aktif alanın geniş alan kapalı döngü düzeltme görüntüleme gözlemi gerçekleştirildi.Çin'de ilk kez, güneş enerjisi aktif alanın geniş alanlı yüksek çözünürlüklü gerçek zamanlı görüntüsünü elde etmek için MCAO teknolojisi kullanıldı (Şekil 6'da gösterilmiştir). Bu deneyin başarısı, Çin'in yeni nesil uyarlanabilir optik teknolojisinde büyük bir atılımı işaret ediyor ve Çin'i, Amerika Birleşik Devletleri ve Almanya'dan sonra çok katmanlı güneş enerjisi eşlenik uyarlamalı optik teknolojisinde uzmanlaşan üçüncü ülke haline getiriyor.
Şekil 6: 5 Ekim 2017'de solar aktif alanda NOAA 12683'ün açık döngü, GLAO kapalı döngü ve MCAO kapalı döngü görüntüleri (görüntüleme bandı ve bant genişliği: 7057 @ 6Å)
Sonraki bilimsel araştırmacılar, mevcut teknolojilere dayalı yeni astronomik gözlem araçları geliştirecek ve büyük miktarlarda yüksek kaliteli veri elde edecek. Bununla birlikte, kayınpederin mizacını güneş aktivitesine göre nasıl yargılayacağımız konusunda hala uzun bir yol var. Sonuçta, bırakın 150 milyon kilometre ötedeki güneş bir yana, bir insanın mizacıyla anlaşmak uzun zaman alıyor. Bilimsel bir bakış açısıyla, büyük miktarda yüksek çözünürlüklü görüntüleme verisine, fiziksel modellemeye veya büyük verilere dayalı istatistiksel yöntemlere dayanan güneş aktivitesi yasasını kademeli olarak anlamak ve sonraki gözlemlerde bu yasayı daha da doğrulamak ve iyileştirmek gerekir. Son olarak, güneş aktivitesinin doğru bir şekilde anlaşılması sağlanacak ve doğru uzay hava tahmini yapılacaktır.
Bir gözlem disiplini olarak, astronomik teknolojideki atılımlar ve yeni nesil astronomik aletlerin geliştirilmesi, astronominin gelişimini doğrudan yönlendirir ve böylece insan bilişinin kapsamını genişletir. Uyarlanabilir optiklerin ve çok katmanlı eşlenik uyarlamalı optik teknolojisinin geliştirilmesi ve uygulanması, güneş fizikçilerinin daha net, daha rafine ve daha dinamik güneş aktivitelerini görmelerine ve insanların yıldızları ve evrene ilişkin anlayışını derinleştirmesine yardımcı olacaktır. Güneş fiziği araştırması ve uzay hava tahmini, güçlü veri desteği sağlar.
