太阳活动区的矢量磁场测量定标研究

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磁场测量定标是实测太阳物理的基础性工作。本文基于我国现有的滤光器型磁场测量设备——太阳磁场望远镜(SMFT)和三通道望远镜(MCST),瞄准在建的同时成像成谱的磁场测量设备——两维实时光谱仪(2DS)开展磁场测量定标工作,目的有两个方面:其一,改进现有磁像仪的的磁场测量定标方法,提高磁场测量定标的精度;其二,开展两维实时光谱仪的磁场测量定标预研究,为我国未来的地基设备——中国巨型太阳望远镜(CGST)或天基设备——深空太阳天文台(DSO)的磁场测量定标积累经验。本文以改正交叉串扰获得高偏振精度的数据作为切入点,利用扫描的实测光谱数据,利用解析解获得理论轮廓,通过非线性最小二乘法拟合实测和理论轮廓,反演得到光球和低色球谱线形成区域的磁场和热力学参数,从而实现活动区光球和低色球谱线的磁场测量定标。取得的主要结果有:  1.我们采用对称线翼相加和相减两种方法改正磁场测量过程中仪器引起的Stokes V到Q,U的交叉串扰Cq,Cu,改正交叉串扰后,明显提高了观测数据的偏振精度。对于三通道望远镜的Mgb25172.68(A)谱线,其视场内统计平均的仪器交叉串扰为Cq=10.3%,Cu=8.5%。在偏离线心0.12(A)位置,适合用对称线翼相减法改正交叉串扰,在0.08(A)位置,对称线翼相减和相加均可以。  2.对于太阳磁场望远镜的光球工作谱线FeI5324.19(A),我们采用六个光谱点的偏振信息逐点反演视场内的数据得到矢量磁场。和DSO上的Helioseismic and Magnetic Imager(HMI)准同时的反演结果相比,二者具有很好的一致性。对比弱场近似假设下的单点线性定标结果和六点反演的结果,我们发现采用六点反演的方法,可以弥补单点线性定标的不足,更好的得到非线性区域的纵场和横场强度。  3.对于低色球Mgb25172.68(A)谱线,我们采用扩展的解析解对两个活动区的168个点的光谱扫描数据反演磁场,通过计算偏离线心0.12(A)处纵场强度Bl和V/I,横场强度Bt和(Q2+U2)1/4的关系我们发现弱场近似假设下的线性定标对这条谱线的适用范围有限。对于纵场,线性关系比较明显;对于横场,线性关系不太明显,特别是在强磁场区域。  本文的结果不仅可以为我国或国外太阳磁场测量设备的数据处理和定标提供参考,可以方便其他太阳物理研究学者基于磁场数据开展诸如三维磁场结构、磁螺度、磁非势性、磁场随活动周的演化等课题,有重要的应用价值;而且为开展高层大气磁场的测量定标奠定了基础。
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