天文大气折射的较差测量方法及试观测结果

受到大气折射的影响,天文观测上通常回避仰角15°以下的目标的观测,但作为大气折射的完整理论研究,低仰角下的大气折射仍然是值得分析探究的.特别是对某些工程应用方面,低仰角的目标有时必须要观测.提出了一套新的利用较差方法测定大气折射的思路.利用一台较大视场的望远镜从天顶开始,在不同高度上对星空作一系列观测,计算不同天顶距处大气折射函数的各阶导数,最后经数值积分可给出大气折射实测值.该方法不依赖于严格的地方参数和复杂精密的观测仪器,并且观测原理相对简单. 2007年底,利用一台简易的大视场望远镜在兴隆观测站进行了试验观测,根据较差方法实测得到真天顶距44.8°至87.5°的大气折射值,初步证明了大气折射较差测量方法的可行性.受到观测条件的限制,本次实测结果精度有限,偶然误差最大约为6",并且存在一定的系统差.在天顶距84°时,与普尔科沃大气折射表的差值约为15".如何消除因积分模型误差引入的累积误差是今后需要解决的关键问题.     

低纬子午环配备CCD探测器(Ⅲ)——几项球面天文修正

本文用投影椭圆的方法推导了子午方向的天顶距测定值应加的星径曲率改正、以及星过仪器卯酉方向的时刻和天顶距测定值的相应改正;还推导了子午方向观测中由于过任一天体的赤经圈投影与子午面之间夹角的变化对量度坐标x测定值的影响,所有这些都是由于转轴观测和星象偏离芯片相对中心引起的。文章还推导了视场中任一星象相对于芯片相对中心的大气折射和周年光行差较差改正。并给出了以//2(x′-x)和1/2(y′-y)为引数的改正公式,同时还得出,对于天顶距大于15°的观测,量度坐标x的大气折射较差改正可以忽略不计。     

测定瞬时天文大气折射值和建立本地实测模型

利用天文大气折射在空间大地测量中的新用途,并指出,为了满足这一新用途的高要求,必须有一种有效的方法,能直接测定瞬时大气折射值,建立与观测站周围地理环境相适应的大气折射模型,再转换成中性大气折射延迟改正模型.文章简述了测定大气折射值必须满足的条件.阐述了云南天文台探讨出的利用低纬子午环的观测原理,在不同方向和不同天顶距直接测定瞬时大气折射值的一套方法,并给出了用实测数据在东,南、西,北4个方向建立的按恒星光谱型分类的大气折射实测模型.     

测定天文大气折射和建立电磁波折射延迟实测模型(Ⅵ)-瞬时大气折射值和折射率差的取得

根据测定天文大气折射的原理,叙述了利用相应的观测值获得瞬时大气折射测定值和建立大气折射实测模型的途径,并从各种测定值与最后结果之间的关系,指出了这里对数据处理的要求;文章介绍了对测定值进行波长改正和建立折射延迟实测模型的处理方法,分析了改正模型对天文大气折射测定值的分布要求,给出了观测数据随天顶距的增大而加密的分布模型。     

用低纬子午环绝对测定大气折射改正

利用子午仪器进行天体位置的绝对测定,大气折射效应是仪器以外的主要误差来源。尤其是在大天顶距的情况下,用目前的大气折射理论,不能给出可用的精确数值。为了提高天体位置的测定精度,本文提出利用低纬子午环在卯酉方向观测,实测大气折射值,期望利用实测的结果,建立更接近于实际情况的大气折射表。同时,可以对不同光谱型的恒星建立专门的大气折射表。     

读诗谈天象之五 大气造成的天文现象(下)

大气折射对天文观测的影响大气折射还造成另一个影响天文观测的效应,称为大气色散。原来,空气的折射率还与光的波长(即颜色)有关,不同颜色的光在相同的介质中传播,因折射率不同而分散,雨后彩虹展现由红到紫的七色景象,正是由于同样原因(光被悬浮在空气中的小水滴折射并产生色散)。由于大气色散,使得我们观测到的天体像,无论是目视的眼睛所见还是照相的底片留影,星像都呈现为一条垂直的细小光谱,紫端靠近天顶。天顶距越大,色散也越大。     

有限距离目标的大气折射改正

大气折射映射函数研究中的母函数方法大大地提高了对流层大气折射改正的计算精度，进而提供了在近地平时低高度观测的足够高精度大气折射改正计算方法。作为高精度大气折射模型的进一步考虑，有限距离目标，例如小于几百千米高度，可能对大气延迟和天大气折射都能引入额外的改正。本应用了天大气折射一些新定义，以及详细地讨论了一种有限距离目标的大气折射改正的计算模型，其中包含在映射函数中的角自变量从传统的真天顶距到本征天顶距的改变，对大气延迟和天大气折射的模拟计算表明：本结果对小于向百千米的目标在低于10°的观测具有一定的影响。     

测定天文大气折射和建立电磁波折射延迟实测模型(Ⅴ)-视天顶距测定值的取得

简述了测定瞬时大气折射值以及建立电磁波折射延迟改正模型时,对视天顶距测定值的精度要求和消除系统误差的必要性;根据新的仪器误差理论,文章采取与国外高精度测量仪器的误差测量方法相对比的方式,介绍了专用测量仪器的各种主要误差的测定方法及其所能达到的精度;还介绍了在不同方位的观测时,视频CCD图像中星像的分布情况。     

大气折射的计算

把普尔科沃大气折射表的第4、第5版进行完全计算机化，用多项式拟合大气折射表，直至天顶距83°为止，公式和表列值完全符合，同时用实际计算进行了精度比较。中丹水平子午环大气折射计算采用了计算机化的算法。大气折射是精密天体定位的重要研究课题之一，它除了影响光学天文定位外，还严重地影响射电天文、激光精密定位及GPS比对精度，随着天文定位精度的提高，大气折射的研究更显出其重要性。     

测定天文大气折射和建立折射延迟实测模型的必要性

根据经典天体定位测量受天文大气折射的影响和现代空间大地测量对中性大气折射延迟改正的要求,分析了这些修正没有达到预期精度要求的原因:主要在于不能直接测定天文大气折射;文章针对这些影响量对大气分布模型的依赖性,改正值应随着不同的观测站和不同方位而异的要求,提出了提高这两种改正精度的有效途径:在各观测站不同方位的各天顶距,测定天文大气折射值,分别建立不同方位的大气折射实测模型,并利用实测数据,求解出折射率差和映射函数的参数,建立和采用随着观测站、随着方位而异的折射延迟改正模型。这一新方法的实施,将能在避免采用大气分布模型的情况下,把较低高度角的折射延迟改正精度从现在的米级提高到厘米级,并且把截止高度角压缩到5°以内。文章还论述了在各观测站多方向测定天文大气折射值的可能性。     

低地平高度日食射电观测的特殊问题

为了解决1980年低地平高度的日食射电观测所提出的一些特殊问题:大气吸收扣除和大气折射改正。本文讨论了一种近似模拟大气质量函数的公式,找出了“大气等效厚度”的最佳值;并对云南天文台所在的凤凰山地区的天顶方向总吸收Γ_0值做了近似估计和实测(3.2cm波段)。考虑了低地平高度的大气折射计算公式和日食射电观测所需的大气折射改正的计算步骤。     

提高中性大气折射延迟改正精度的可能途径

针对空间大地测量技术对中性大气折射延迟改正精度的要求,阐述了折射延迟改正值应随测站和随方位而异的必要性．指出,在尚不能直接测定天文大气折射值的情况下,现有的各种改正模型对大气分布模型的依赖性,不能达到预期的精度和降低观测的截止角．根据云南天文台低纬子午环的特殊结构,和测定大气折射的实践,提出了提高折射延迟改正精度的新方法,即：利用各观测站不同方位从天顶附近直到低地平高度角的天文大气折射实测数据,求解得到折射率差和映射函数的参数,从而建立随测站和随方位而异的大气折射延迟改正模型．这一新方法的实施,将能在不需采用大气分布模型的情况下,把天顶延迟的改正精度提高到1 mm以内,低地平高度角的折射延迟改正精度提高到厘米级,并且把截止高度角压缩到5°以内．     

大气折射与路径弯曲延迟

电磁波信号在地球大气中的传播受到折射的影响,传播的方向发生了改变,传播的路径变为曲线,长度大于直线距离,相应的传播时间也被延长了,采用一个简化的球对称大气模型计算了光线在不同天顶距下由于路径弯曲而引起的延迟改正.     

重要天象预告

8月13日 英仙座流星雨极盛 今年7月7日-8月24日为英仙座流星雨极盛期。8月13日极盛,极盛时辐射点的坐标为赤经3时4分,赤纬 58°。在理想夜空(观测者可看到6.5等星)和理想地点(辐射点在天顶)的条件下可观测到的每小时流星数ZHR为100-110。当辐射点的天顶距为Z,实际可见     

卯酉圈观测测定子午环的绝对参数(Ⅴ) 纬度测定值中定向误差的高次项影响

本文讨论了在利用卯酉圈观测方法绝对测定观测点瞬时纬度的过程中,仪器定向误差、周日光行差和大气折射的高次项对所得结果的影响。研究结果表明,仪器定向误差的高次项影响在可观测天顶距范围内都是比较大的,必须在结果中加以改正。而周日光行差和大气折射的影响一般不大,在精度要求的范围内可以忽略。     

关于天文折射

本文概述了天文折射产生的原因及其对天体测量观测的影响;天文折射的早期和近代的一些理论,以及依据这些理论建立的模型。同时指出,这些理论和模型所存在的问题,关键是不能客观地描述真实大气状况,这导致了折射表的不精确,尤其是在大天顶距的情况下。强调了从天体测量观测和研究大气状况本身的需要出发,用新方法及手段实时实地的对天文折射进行测量。     

第十一届国际天文奥赛实测题高年组

1.恒星监测。在孟买对一颗亮星整夜进行监测。使用14″望远镜,在三个波段(B,V,R)。假设观测波长对于观测恒星可以近似为有效波长450nm,550nm 和700nm。随着夜晚时间的不同,恒星在不同的天顶距被观测,因此星光穿过不同厚度的地球大气。由此,由地球大气产生的消光(ex-tinction)也在发生变化。消光值在恒星最     

同波束VLBI双差分电离层电子总量抖动天顶方向统计特性研究

深空探测器和射电源的信号通过地球大气和电离层时相位发生抖动,对地面观测系统如VLBI(Very Long Baseline Interferometry)的测量精度产生极大影响.基于日本SELENE工程的两颗小卫星Rstar和Vstar 4测站长达1 yr的同波束VLBI观测数据,考虑视线方向不同仰角的影响并利用投影函数进行归一化处理,首次得到天顶方向的双差分电离层电子总量抖动统计数据.利用结构函数分析研究了6条基线的双差分电离层电子总量抖动的统计特性,并反演得到4个测站的统计特性.首次解算出天顶方向双差分电离层电子总量抖动的均方根与角距离的关系模型.6条基线天顶方向的双差分电离层电子总量抖动的均方根σ(单位为TECU)和角距离θ(单位为?)的关系模型为:σ=0.50928θ+0.39534,由基线反演出4个测站天顶方向的关系模型为:σ=0.36595θ+0.27974.     

低纬子午环用CCD测微器观测时的星径曲率改正

本文推导了纬子午环彩和ＣＣＤ测微器观测时所得测定值的各种星径曲率改正公式。针对云南天文台具体的地理位置，在不同观测天顶距情况下，给出了ＣＣＤ视场中不同位置的天体通过参考平面（子午平面或卯酉平面）时，星过记录时刻和天顶距测定值的星径曲率改正模拟运算结果。     

等高观测中恒星运行的加速度改正问题

在光电等高仪和Danjon等高仪观测中,都要把多次记录时刻的平均值所对应的天顶距归算到过等高圈的天顶距,这是极为重要的一项系统改正。本文用一个公式表示等高观测中的这一项系统改正。众所周知,恒星的天顶距随时间的变化是不均匀的。换言之,天顶距的加速度不为零,因此,记录的平均时刻所对应的天顶距并不等于各记录时刻的天顶距的平均值。这二个值之间有一个差数,它随着方位的不同而不同,在等高观测的归算中必须进行修正。