Том 35, номер 01, статья № 11

Шиховцев А. Ю. Метод определения характеристик оптической турбулентности по лучу зрения астрономического телескопа. // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 01. С. 74–80. DOI: 10.15372/AOO20220111.
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Предложен модифицированный метод определения вертикальных профилей характеристик оптической турбулентности. По данным наблюдений на Большом солнечном вакуумном телескопе получены вертикальные профили безразмерного параметра турбулентности и структурной постоянной флуктуаций показателя преломления воздуха. Выполнен анализ профилей оптической турбулентности. Установлено, что эффективная высота турбулентности в месте расположения Большого солнечного вакуумного телескопа близка к 2000 м.

Ключевые слова:

SLODAR, вертикальный профиль, оптическая турбулентность, эффективная высота турбулентности

Список литературы:

1. Odintsov S.L., Gladkikh V.A., Kamardin A.P., Nevzorova I.V. Determination of the structural characteristic of the refractive index of optical waves in the atmospheric boundary layer with remote acoustic sounding facilities // Atmosphere. 2019. V. 711, N 711. DOI: 10.3390/atmos10110711.
2. Fahey T., Islam M., Gardi A., Sabatini R. Beam atmospheric propagation modelling for aerospace LIDAR applications // Atmosphere. 2021. V. 918, N 12. DOI: 10.3390/atmos12070918.
3. Nosov V.V., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V., Grigoriev V.M., Kovadlo P.G. Coherent structures in turbulent atmosphere // Proc. SPIE. N 729609. 2008. DOI: 10.1117/12.823804.
4. Ботыгина Н.Н., Ковадло П.Г., Копылов Е.А., Лукин В.П., Туев М.В., Шиховцев А.Ю. Оценка качества астрономического видения в месте расположения Большого солнечного вакуумного телескопа по данным оптических и метеорологических измерений // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 11. С. 942–947; Botygina N.N., Kopylov E.A., Lukin V.P., Tuev M.V., Kovadlo P.G., Shukhovtsev A.Y. Estimation of the astronomical seeing at the Large Solar Vacuum Telescope site from optical and meteorological measurements // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 2. P. 142–146. DOI: 10.1134/S102485601402002X.
5. Schmidt D., Gorceix N., Goode P.R., Marino J., Rimmele T., Wöger F., Zhang X., Rigaut F., von der Lühe O. Clear widens the field for observations of the Sun with multi-conjugate adaptive optics // Astron. Astrophys. 2017. V. 597. P. L8.
6. Zhong L., Zhang L., Shi Z., Tian Y., Guo Y., Kong L., Rao X., Bao H., Zhu L., Rao C. Wide field-of-view, high-resolution Solar observation in combination with ground layer adaptive optics and speckle imaging // Astron. Astrophys. 2020. V. 637. P. A99.
7. Wilson R.W. SLODAR: Measuring optical turbulence altitude with a Shack-Hartmann wavefront sensor // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2002. V. 337. P. 103–108.
8. Носов В.В., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Фазовый оптический метод измерения высотного профиля атмосферной турбулентности // Изв. вузов. Физика. 2016. Т. 59, № 12–2. С. 138–142.
9. Ren D., Zhao G., Wang X., Beck C., Broadfoot R. The first solar seeing profile measurement with two apertures and multiple guide regions // Solar Phys. 2018. V. 294, N 1. DOI: 10.1007/s11207-018-1389-z.
10. Wang Z., Zhang L., Rao C. Characterizing daytime wind profiles with the wide-field Shack-Hartmann wavefront sensor // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2019. V. 483, N 4. P. 4910–4921. DOI: 10.1093/mnras/sty3417.
11. Wang Z., Zhang L., Kong L., Bao H., Guo Y., Rao X., Zhong L., Zhu L., Rao C. A modified S-DIMM+: Applying additional height grids for characterizing daytime seeing profiles // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2018. V. 478, N 2. P. 1459–1467. DOI: 10.1093/mnras/sty1097.
12. Butterley T., Wilson R.W., Sarazin M. Determination of the profile of atmospheric optical turbulence strength from SLODAR data // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2006. V. 369, N 2. P. 835–845. DOI: 10.1111/j.1365-2966.2006.10337.x.
13. Vedrenne N., Michau V., Robert C., Conan J.-M. Improvements in Cn2 profile monitoring with a Shack Hartmann wavefront sensor // Proc. SPIE. N 63030C. 2006. DOI: 10.1117/12.680444.
14. Sharmer G.B., van Werkhoven T.I.M. S-DIMM+ height characterization of day-time seeing using solar granulation // Astron. Astrophys. 2010. V. 513. P. A25. DOI: 10.1051/0004-6361/200913791.
15. Шиховцев А.Ю., Киселев А.В., Ковадло П.Г., Колобов Д.Ю., Лукин В.П., Томин В.Е. Метод определения высот турбулентных слоев в атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 12. С. 994–1000; Shikhovtsev A.Y., Kiselev A.V., Kovadlo P.G., Kolobov D.Yu., Tomin V.E., Lukin V.P. Method for estimating the altitudes of atmospheric layers with strong turbulence // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 3. P. 295–301. DOI: 10.1134/S1024856020030100.
16. Fried D.L. Optical resolution through a randomly inhomogeneous medium for very long and very short exposures / J. Opt. Society of America. 1966. V. 56, iss. 10. P. 1372–1379. DOI: /10.1364/JOSA.56.001372.
17. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмельцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 277 с.
18. Ma H., Zhang P., Zhang J., Liu H., Fan C., Qiao C., Zhang W., Li X. A fast calculation method of far-field intensity distribution with point spread function convolution for high energy laser propagation // Appl. Sci. 2021. V. 11, N 10. P. 4450. DOI: 10.3390/app11104450.
19. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере / В.И. Татарский. М.: Наука, 1967. 396 с.
20. Ботыгина Н.Н., Емалеев О.Н., Коняев П.А., Копылов Е.А., Лукин В.П. Развитие элементной базы для создания системы адаптивной оптики на солнечном телескопе // Оптика атмосф.и океана. 2017. Т. 30, № 11. С. 990–997; Botygina N.N., Emaleev O.N., Konyaev P.A., Kopylov E.A., Lukin V.P. Development of components for adaptive optics systems for solar telescopes // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 2. P. 216–223.
21. Антошкин Л.В., Ботыгина Н.Н., Емалеев О.Н., Ковадло П.Г., Коняев П.А., Лукин В.П., Петров А.М., Янков А.П. Адаптивная оптическая система с корреляционным датчиком смещения // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15, № 11. С. 1027–1030.
22. Botygina N.N., Emaleev O.N., Konyaev P.A., Kopylov E.A., Lukin V.P. Development of elements for an adaptive optics system for solar telescope // J. Appl. Remote Sens. 2018. V. 12, N 4. P. 042403. DOI: 10.1117/1.JRS.12.042403.
23. Лукин В.П., Антошкин Л.В., Ботыгина Н.Н., Емалеев О.Н., Григорьев В.М., Коняев П.А., Ковадло П.Г., Скоморовский В.И., Янков А.П. Адаптивная оптическая система для солнечного наземного телескопа // Оптич. журн. 2006. Т. 73, № 3. С. 55–60.
24. Больбасова Л.А., Грицута А.Н., Лукин В.П. Датчик волнового фронта Шэка–Гартмана для работы в широком диапазоне изменения характеристик атмосферной турбулентности // IX Междунар. конф. по фотонике и информационной оптике: Сб. науч. тр. 2020. С. 215–216.
25. Кучеренко М.А., Лавринов В.В., Лавринова Л.Н. Реконструкция искаженного атмосферной турбулентностью волнового фронта с учетом оптической схемы телескопа // Автометрия. 2019. Т. 55, № 6. С. 117–125. DOI: 10.15372/AUT20190615.
26. Tyson R.K. Topics in adaptive optics. InTech, 2012. 254 p.
27. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Исследования атмосферы для задач адаптивной оптики // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 4. С. 254–271. DOI: 10.15372/AOO20210403.
28. Носов В.В., Григорьев В.М., Ковадло П.Г., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Практические рекомендации по выбору мест размещения наземных астрономических телескопов // Солнечно-земная физика. 2011. В. 18. С. 86–97.
29. Ковадло П.Г., Шиховцев А.Ю., Копылов Е.А., Киселев А.В., Русских И.В. Исследование оптических атмосферных искажений по данным измерений датчика волнового фронта // Изв. вузов. Физика. 2020. Т. 63, № 11. С. 109–114. DOI: 10.17223/00213411/63/11/109.
30. Григорьев В.М., Демидов М.Л., Колобов Д.Ю., Пуляев В.А., Скоморовский В.И., Чупраков С.А. Проект Крупного солнечного телескопа с диаметром зеркала 3 м // Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6, № 2. С. 19–36. DOI: 10.12737/szf-62202002.