基于相位一致性和方向滤波冕环震荡识别与跟踪

冕环结构的准确识别和跟踪有利于更好地研究和分析冕环特征以及同耀斑爆发和日冕物质抛射之间的关系。提出基于相位一致性和方向滤波的冕环震荡识别和跟踪方法。识别过程如下:首先,使用相位一致性技术对太阳图像中的冕环特征进行识别;其次,对识别后的图像进行二值化处理;接着使用方向滤波去除非冕环的结构特征;然后,对其进行形态学处理;最后,再对识别结果进行二次曲线拟合。运用所提算法对2011年9月6日由太阳动力学观测站(Solar Dynamics Observatory,SDO)在Fe IX 17.1 nm波段观测到的冕环震荡进行了识别和跟踪,结果验证了所提算法的可行性和准确性。证明所提算法能被用于冕环特性以及震荡过程的研究和分析。     

太阳活动区冕环若干研究进展

日冕加热是太阳物理中一个基本问题。随着一批高性能仪器（如TRACE、SOHO、Yohkoh）投入观测，作为太阳日冕中一种基本结构的冕环，其观测资料日益丰富。冕环加热是日冕加热的一个重要组成部分，越来越得到人们的重视。在简要介绍冕环最新观测和研究进展后，以其一维模型为基础，着重讨论了现有冕环加热结构和加热机制的研究进展。     

慢磁声波在黑子上方冕环中的传播

太阳动力学观测站(Solar Dynamics Observatory,SDO)装载的太阳大气成像系统(Atmospheric Imaging Assembly,AIA)通过3个极紫外波段(171 (A)、193 (A)和211 (A))的观测资料展现了太阳活动区(AR11092)扇形冕环微弱的扰动传播,这种波动现象普遍存在于活动区冕环.该扰动传播起源于明亮的环足处,其传播沿冕环方向.冕环中观测到的扰动传播速度随温度升高而减小,速度范围是40～121 km/s,其值接近且小于声速.考虑投影效应以及环与视线方向的倾角大小,这正好是慢波模型所预期的.冕环的扰动周期在不同波段(3个极紫外波段)没有明显的区别,都存在3 min以及10多分钟的周期.此外,不仅仅冕环扰动表现出3 min左右的周期,色球层的黑子区域同样存在相同的振荡周期.这个结果表明黑子振荡是可以穿过色球以及过渡区到达日冕的.     

基于盲退卷积的AIA图像增强方法

太阳图像中存在各种不同尺度、亮度和结构的物理活动现象,由于太阳日冕高动态活动和传感器设备等因素的影响,太阳图像成像质量不佳。根据太阳动力学天文台(Solar Dynamic Observatory,SDO)的大气成像仪(Atmospheric Imaging Assenbly,AIA)拍摄不同波段数据结构的动态范围大、噪声大、结构相对模糊等特点,提出一种基于盲退卷积的图像增强方法。首先对图像进行去噪和降低动态范围的处理,基于图像功率谱的分布假设,从原图中估计点扩散函数(Point Spread Function,PSF)的功率谱;然后使用相位提取算法恢复点扩散函数的相位,再退卷积得出较高质量的目标图像;最后通过轮廓切片分析、功率谱分析以及点扩散函数分析对增强结果进行定量和定性评价。实验结果表明,相比现有的图像增强方法,该方法在有效增强太阳日冕图像细节结构的同时,能够复原原图中因模糊无法识别的结构。     

内日冕的绿线强度分布研究

日冕是太阳大气活动的关键区域,是日地空间天气的源头.受观测限制,对日冕低层大气等离子体结构和磁场状态的研究非常欠缺,国际上对于可见光波段日冕低层大气的亮度分层研究很少.利用丽江日冕仪YOGIS(Yunnan Green-line Imaging System)的日冕绿线(Fe_ⅩⅣ5303?)观测资料,对内日冕区域(1.03R_☉-1.25R_☉,R_☉表示太阳半径)亮结构及其中冕环进行了有效的强度衰减分析.对亮结构的强度在太阳径向高度上进行了指数衰减拟合,比较这些拟合结果发现所得到的静态内冕环的衰减指数在一固定值附近.然后将比较明显的冕环提取出来,通过对不同高度的绿线强度进行指数拟合,得出的衰减指数与亮结构中也比较相近,这对进一步研究日冕中的各项物理参数演化提供了参考.     

冕环振荡的物理特征研究

太阳动力学观测站(Solar Dynamics Observatory,SDO)上的太阳大气成像仪(Atmospheric Imaging Assembly,AIA)利用谱线Fe IX 171 (A)在2010年10月16日对整个日面进行了连续的高分辨率观测,获得了高质量的数据.这些高质量的数据提供了仔细研究冕环振荡的样本.通过分析这份数据,发现活动区NOAA 1112在此期间爆发了一个M2.9级的耀斑.该耀斑触发了太阳表面的多个冕环产生强烈振荡.其中最为明显的两个振荡冕环呈现出截然不同的振荡特征.位于西492 Mm,南170 Mm(简称W492/S170,后面出现的坐标位置均采取这种标注)处的冕环做周期为pA0 =385 s的简谐振荡,其振荡方程为x=2.2sin[2π55(t-768)],其中t为时间,单位为s;而位于W559/S142处的冕环则是一种典型的阻尼振荡,其阻尼振荡周期为Pf =449 s,相应的振荡方程可表示为x=24.8e-2π/342tsin[2π/449(t-1128)].     

粘滞对黑洞吸积盘的截断的影响

采用吸积盘-冕模型研究了粘滞对黑洞X射线双星和低光度活动星系核(LLAGN)中吸积盘的截断以及黑洞X射线双星中高低态转变的影响.以前的分析表明,冕的结构对粘滞的大小非常敏感.因此详细计算了一系列粘滞系数情况下冕的结构.为了便于与观测比较,将数值计算结果进行解析拟合得到最大蒸发率和粘滞系数a的关系,M/MEDD≈1.08a3.35;截断半径和粘滞系数的关系,R/Rs≈36.11a-1.94.这些结果可以用来解释光谱态的高低态的转换和截断半径的变化.并将这些结果应用到几个黑洞X射线双星XTE J118 480,GX 339-4,以及活动星系核NGC 4636中.     

冕环与太阳耀斑的形成

本文讨论近年来在通过冕环相互作用而形成太阳耀斑的研究上所取得的进展。在观测上,无论在射电波段,或者X射线和光学波段的观测都提供了一些可靠的证据,说明耀斑冕环的相互作用可能导致耀斑的产生。在理论上,等离子体环的相互作用所引起的结合不稳定性将触发耀斑,释放大量的能量以产生观测到的各种辐射特性。     

同Ⅳ型射电爆发相协的快速精细结构

在1988年12月16日08~h31~m—09~h41~mUT,日面出现了Ⅳ型射电大爆发。我们用云南天文台三波段(1.42、2.84、4.00GHz)快速采样射电望远镜记录到12.5min的长周期振荡和1.2min的短周期振荡;同时还记录到了丰富的快速精细结构(spikes)。根据活动区扭斜的磁场位形,我们给出一个定性的动态冕环模型,认为爆发中的快速精细结构是由产生这次Ⅳ型爆发的相对论性电子喷注在冕环磁拱的顶部而激发的。     

内冕和日冕凝聚区的偏振观测

本文介绍了1968年9月22日日全食的内冕和日冕凝聚区偏振观测方法及资料.在对内冕和东边缘凝聚区仔细分析的基础之上,得出如下结论:内冕:1)在小于1.54R☉范围内,内冕总强度的等强度线呈椭率较小的椭圆形,赤道亮于极区.2)内冕偏振度一般在0.2—0.4之间,偏振方向基本上呈现了径向性的规律,径向偏离角△ф<5°.东边缘凝聚区:1)东边缘凝聚区沿日面边缘延伸约28°范围,最大高度约达0.28R☉.2)凝聚区范围内的偏振方向与径向方向有一个较大的规律性的偏离,偏离角△ф在15°—30°之间.而且在其亮核的两边,凝聚区本身辐射的偏振度出现了特殊的变化规律.本文最后,还利用电子速度为零的散射机制,在两种模型的假设之下,计算了凝聚区的电子密度分布,最大电子密度达7.7×10~9cm~(-3).     

明安图射电频谱日像仪天线相位方向图测量与分析

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Ultrawide Sp Ectral Radioheliograph,MUSER)是新一代具有高时间、高空间、高频率分辨率的太阳专用射电望远镜,采用综合孔径原理成像,所以幅度和相位是决定最后成图质量的关键因素。天线的相位方向图会影响日像仪输出的幅度和相位,根据日像仪的馈源设计和综合孔径原理,针对明安图射电频谱日像仪天线数目多,且为户外环境,根据天文观测须经常测试天线性能的特点,给出了基于相关结果测量日像仪天线相位方向图的方法,该方法可以直接通过日像仪的相关输出结果高效准确地得到天线的相位方向图。对MUSER-I天线的相位方向图进行了测量和分析,同时分析了天线相位方向图对日像仪成像的影响,为得到高质量的太阳图像提供了参考和保障。     

吸积盘和冕的研究与应用

本文主要研究有热冕存在的吸积盘的特征。首先，我们采用最新的不透明度表和态方程表对经典薄盘的结构进行了探讨。然后考虑吸积盘上下方存在的热冕，分析了冕中的物理过程并研究了冕的结构。在此基础上，我们计算了有冕盘的结构并与无冕盘比较，讨论了盘冕共存系统中物质的蒸发。采用内区径流（亦译为平流）ADAF主导吸积与外区有冕盘吸积方案，研究了黑洞双星系统中光谱态之间转换的作用，提出了黑洞双星系统中光谱态转换的新机制，主要研究成果如下：1、不透明度是吸积盘不稳定性的重要因素。不透明度表和相应的态方程表的改进对吸积盘结构的影响不大，相对于粘滞系数和混合程的不确定性而言是可以忽略的。2、系统的冕结构研究表明，冕的存在对盘的结构有重要影响。吸积物质从冷盘蒸发到热冕中会使内盘物质耗空，在内区只有冕存在。这样的结构将对吸积盘的辐射产生重要作用。3、数值计算了冕的演化，发现物质蒸发使吸积盘理论能自然地诠释如下观测特征：矮新星爆发中出现的紫外边延滞、X－射线后爆发，以及爆发温度。然后，我们提出了新的关于WZ Sge型矮新星和X－射线新星在沉寂阶段的演化模型。在此基础上，我们数值模拟了WZ Sge的长周期演化。4、提出了冕盘的蒸发是吸积从外区薄盘向内区ADAF转化的原因。利用蒸发模型计算了X－射线瞬变源的转换半径，发现理论值与观测值基本一致。5、用有冕盘蒸发模型探讨了X－射线双星中（如Cyg X-1,LMC X-1,LMC X-3)光谱态、从硬到软的变化，发现吸积率的变化导致了ADAF和薄盘之间转换半径的变化，从而使光谱态发生了变化。     

一种时频信号相位补偿方法

为消除信号产生器内温度变化对信号相位的影响,提出了一种恒温控制和实时相位调整相结合的方法。在这种方法中,除恒温控制外,基于对信号产生器内部温度、相位测量值变化率、设备调相分辨率和相位波动指标等的分析研究,合理计算实时相位调整关键参数,进行实时相位调整,有效地减小信号产生器内部温度变化引起的相位波动,提高了输出端信号相位的一致性和稳定性。     

对2007年5月23日的一个CME的起源和初始阶段的观测研究

利用多波段联合观测数据,综合分析研究了一个发生于2007年5月23日的日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)爆发事件的起源和初始阶段的物理演化过程.该CME起源于活动区10956内的一个并没有严格地位于活动区极性反转线上的U形活动区暗条,该暗条首先被扰动,然后从中间部分开始缓慢上升.在暗条上升运动过程中,从极紫外和软X射线像上可观测到位于暗条上方的日冕磁环也在不断地上升并且有持续向外的扩张运动.最终,这些冕环和暗条一起爆发并伴随着一个位于暗条断开位置附近的日冕暗化区域的形成.这一爆发过程还伴随着一个静止轨道业务卫星(GeostationaryOperational Environmental Satellites,GOES)软X射线流量级别为B5.3的亚耀斑发生,该光斑显示出与CME之间具有在时间和空间上的紧密联系.与CME的"标准"磁流绳模型一致,这些太阳表面活动可以看作是CME的初始演化阶段在日面上的表现信号,并且该CME的亮前锋可能是由预先存在于暗条上方的冕环体系直接演化而来.另外,文中还讨论了与该事件相关的暗条爆发、耀斑、冕环扩张和消失以及日冕暗化之间的关系.     

耀斑前兆相日冕环的色球足点增亮和兰移

报导了云南天文台精细结构望远镜观测到的耀斑前兆相的日冕环的色球足点增亮和兰移现象。两个日冕环的４ 个足点由 Ｙｏｈｋｏｈ／ Ｈ Ｘ Ｈ／ Ｓ Ｘ Ｔ 的观测研究所确认。在耀斑前, 色球上与日冕环足点相对应的、分立的点状亮谱斑,其偏带观测显示出兰移, 表明它们是日冕环的色球足点, 且表明存在着物质的预加热, 以及物质从足点沿冕环向上流动。观测还显示冕环所跨越的暗条的激活。这些现象清楚说明, 物质沿磁力线的“蒸发”发生在耀斑前兆相, 而且,色球磁场的剧烈变化可能是引起色球蒸发的原因之一     

波前相位差法探测器的设计

波前相位差法是利用焦面像和离焦面像通过一个相位多样性算法来拟合相位或对目标复原,这就要求采集两个图像,一个是焦面像,另一个是离焦面像。本文的设计是根据晶体的偏振原理分像,并将焦面像和离焦像同时采集到同一个CCD(Charge Coupled Device)上,这种方法保证了两个图像的同步、实时,而且光学系统简单。文中具体给出了一种新型波前相位差法探测器的设计方案、像差分析,并且模拟了波前相位差法探测器对模拟结果的影响。     

基于单片机的LAMOST光纤定位单元碰撞处理系统仿真

由于超区工作,郭守敬望远镜(LAMOST)光纤定位单元,在定位过程中可能发生碰撞。为了安全运行提高效率,需要有一个硬件碰撞识别处理系统。提出了一种采用脉冲信号计数的方法。利用延时程序在单片机1的I/O口产生3种同频率不同相位的脉冲。将这3种脉冲分别加在相邻的3个光纤单元的光纤架上,由单片机2的计数器累计在设定的时间段内光纤架上的脉冲数,计数结果由单片机2处理,如果计数结果在未发生碰撞的理论值范围内,则电机继续沿原方向旋转,否则说明光纤定位单元发生碰撞,电机将按原方向的反向进行转动。对此进行了仿真实验。     

太阳日冕加热事件的多波段分析

随着大熊湖太阳天文台的1.6 m口径的新太阳望远镜(BBSO/NST)的成功运行,太阳观测已经进入了优于O.1″的高分辨率时代.这有助于详细分析单个曰冕加热事件,从而为日冕加热问题的最终解决提供原始的高分辨率的观测证据.利用NST所获得的在中性氦10830 A谱线、氧化钛7057 A谱线和H_α蓝翼(-0.7A)高分辨率成像观测数据,结合太阳动力学天文台上搭载的大气成像仪(SDO/AIA)和曰球磁场成像仪(SDO/HMI)同时观测到的极紫外和纵向磁场成像数据,分析了源自太阳米粒间通道的两个小的曰冕加热事件(磁环增亮)中的磁场演化.发现:这两个增亮磁环的足点都处于磁场中性线附近的一侧,一个磁环的足点伴随着一个小的纵向磁场单元的消失和两个米粒之间新形成的连接;在另一磁环的足点伴随着纵向磁场的微弱变化和一个米粒的破碎.据此,倾向于认为发生在太阳米粒之间底层大气的重联同时产生了高温和低温物质的外流.同时指出高分辨率和高偏振测量精度的光球磁场观测对于最终解决曰冕加热问题是至关重要的.     

太阳与地磁活动的1.3–1.7 yr振荡关系分析

太阳和地磁活动中的1.3–1.7 yr周期研究对于理解日地空间耦合系统中可能发生的物理过程十分重要.黑子是太阳光球层上最突出的磁场结构, Ap指数则是表征全球地磁活动水平的重要指标.使用同步压缩小波变换得到太阳黑子数和地磁Ap指数的1.3–1.7yr周期,并用互相关方法分析研究它们之间的相位关系.结果如下:(1)太阳黑子数和地磁Ap指数的1.3–1.7 yr周期呈现间歇性的演化特征,且随着时间的变化而不断变化;(2)地磁Ap指数在奇数活动周比相邻的偶数活动周的周期分量更高,表现出上下波动的变化特性;(3)地磁Ap指数和太阳黑子数的相位关系不是一成不变的,在大多数情况下地磁Ap指数滞后太阳黑子数,仅在第18和第22活动周黑子数在相位上滞后.     

NBS窄波段数据扣除连续谱的批处理方法

光学窄波段观测能够表征发射线天体清晰的结构,是研究发射线天体的重要手段,对恒星形成区、类星体窄线区、星系HⅡ区、星际介质等方面的研究具有重要意义.消除窄波段图像的连续谱是常用的搜寻发射线天体的方法,传统上连续谱扣除的解决方法是根据像素位置、方向和强度来调整图像对齐,然后进行两幅图像的相减,但是其过程繁琐不适合用于巡天大...