兴隆观测基地天文观测条件分析及性能提升研究

发布时间：2017-12-14 20:22

本文关键词：兴隆观测基地天文观测条件分析及性能提升研究

【摘要】：地基光学天文台址观测环境监测与分析是一项长期而复杂的科学研究工作。对于新的天文台址,观测环境优良稳定与否直接影响到后期设备建造和科学产出；对于已有的天文台址,它的监测工作也至关重要,尤其是对于气象条件、测光夜与光谱夜、天光背景亮度、大气视宁度等相关参数的监测研究,以便基于台址现有观测条件优化设备配置、提高科学产出。本文首先从地球大气对地基光学天文观测的影响入手,分析了地球大气层在不同高度对天文观测的影响。作为地基光学天文台址分析,我们重点介绍了国内外著名的地基光学天文台址,包括地理位置,海拔等相关参数以及代表性的光学望远镜。围绕接下来重点研究的地基天文观测环境,我们调研分析了地基光学天文选址所需监测和分析的各项参数及国内外研究进展。接下来我们系统地讨论了天文观测环境中的各个参数,包括气象参数中的温度、相对湿度、气压、云量、粉尘、风速与风向,并详细分析了各项气象参数与天文观测之间的关系；作为影响天文观测中有效时间的参数,重点研究了国际上对测光夜与光谱夜的定义标准,为后期分析兴隆基地测光夜与光谱夜随时间分布提供参考标准；作为定量评估大气湍流的关键参数,我们从大气视宁度的定义入手,重点调研了不同时期监测和分析大气视宁度的不同方法与仪器,并对监测方法的优缺点进行了对比；作为影响光学望远镜设备极限星等以及测光精度的参数,我们分析研究了夜天光污染的来源以及监测夜天光的不同方法,并列举了不同时期国内外所采用的不同监测方法；此外还介绍了大气消光以及大气散射的形成原因以及对天文观测的影响,为接下来监测和分析兴隆基地天文观测条件奠定基础。中国科学院国家天文台兴隆基地作为国内最大的光学天文观测基地,已有近五十年的历史。本文基于兴隆基地历史观测数据及现有观测条件,对兴隆基地气象条件、测光夜与光谱夜、大气视宁度以及天光背景亮度从不同角度进行了系统的分析与研究。论文分析了兴隆基地气象条件中温度、湿度、风速与风向等参数以及测光夜与光谱夜随时间的变化规律,对后期各个望远镜的重点课题遴选、时间分配、设备维护以及针对性升级提供了详细的参考资料；论文研究了兴隆基地全年大气视宁度变化规律,给出了大气视宁度随不同月份以及季节的变化规律,同时对比了圆顶内外大气视宁度的差异,为后期改善圆顶大气视宁度提供了参考；论文观测研究了兴隆基地天光背景亮度随不同月相、不同高度角、不同方位角的变化情况,并从测光、光谱两种不同的角度进行了验证,为后期天文学家使用兴隆基地望远镜观测科学目标提供了定量的参考,同时有助于制定完善的观测策略。论文最后分析研究了兴隆基地观测条件随时间的变化以及对比了与国内外著名天文台址观测条件的差异,针对性地提出了一系列基于兴隆基地现有观测条件提升望远镜观测性能的措施,以期结合软硬件改造提升兴隆基地设备的性能和科学产出。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P111

【参考文献】

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