Пошаговое описание методики

    Измерения стимулированного свечения ионосферы (ССИ) проводились на радиополигоне «Васильсурск»  при помощи мобильного фотометрического комплекса, разработанного в Казанском университете. Для данного эксперимента необходимо оценивать яркость свечения участка неба, фотометрирования протяженных объектов. Фотометрирования точечных объектов - это задача астрономов, она хорошо разобрана, для протяженных же объектов существует проблема с выбором опорных источников. В первоначальном этапе за опорный сигнал решили взять фон неба. Для оценки повышения свечения в период работы мощной радиоволны использовался программный  пакет «MaxIm DL».

    Наблюдение за изменением уровня свечения атмосферы при нагреве мощным радиоизлучением и модификация ионосферы проводилась с 17 по 19 марта 2010 года в ночное время. Воздействие на ионосферу осуществлялась с помощью стенда «Сура», расположенного в поселке Васильсурск Нижегородской области. Воздействие на ионосферу осуществлялось радиоволной обыкновенной поляризации на частоте , мощность передатчика: 180МВт, длительность импульсного нагрева  периодическое: 16 марта 2010г. (1.5 мин. вкл., 4.5 мин. выкл.); 17 марта 2010г. (2 мин. вкл, 4 мин. выкл.; 3 мин. вкл., 3 мин. выкл.) переход режима спустя час после начала работы и продлилось последующие полчаса, а затем вернулось в первоначальный режим; 18 марта 2010г. (2 мин. вкл., 4 мин. выкл.). Диаграмма направленности нагревной антенны была ориентированна вертикально.

    Для регистрации оптического излучения использовался астрономический телескоп «Зикар 2Б» на экваториальной монтировке EQ6 фирмы SynScan, с входной апертурой 270 мм и фокусным расстоянием 420 мм. Телескоп был установлен по азимуту?? и зенитному расстоянию??.

Рис.8. Оптическая система «Зикар 2Б» на монтировке EQ6

 

    В результате проведения эксперимента были получены данные, анализ которых даст нам возможность выполнить количественную оценку интенсивности стимулированного свечения.

    Кадры  полученные посредствам ПЗС подразделяются на – калибровочные (темновые и плоского поля) и фотометрические или сигнальные.

        Для обработки данных были проанализированные существующие методы фотометрирования протяженных объектов, сформирована наиболее подходящая методика, подобран инструментарий. Обработка данных заключалось в следующих действиях:

1. Усреднение (суммирование) всех темновых кадров: MaxIm→ File→ Combine Files→ Output→ Average (Рис. 9.)

 

 Рис.9. Окно программного пакета «MaxIm DL», для усреднения кадров.

 

2. Сопоставление времени нагрева с началом экспозиции.

3. Суммирование фотометрических кадров по 15, в соответствии с пунктом №2, для увеличения времени экспозиции (Рис. 10.)

 Рис.10. Окно программного пакета «MaxIm DL»,  суммирования кадров по 15, для увеличения времени экспозиции.

 

4. Удаление из кадров звезд: MaxIm DL4→ Edit→ Clonre Tool..→ Source region coordinates→ Offset from mouse cursor (Рис. 11, Рис. 12.).

· Первоначально вычитать менее яркие звезды;

· Фон замены звезды выбирать вблизи нее;

· Для каждой звезды операцию повторять.

 

 Рис.11. Окно программного пакета «MaxIm DL», для вычитания звезд из кадров.

 

 Рис.12. Окно программного пакета «MaxIm DL», возможные операции при удаления звезд попавших в кадр.

 

Где  Undo Last и – All – отмена последнего и всех действий соответственно, Redo Last и – All – возвращение отмены одного действия или всех соответственно.

 

 Рис.13. Окно программного пакета «MaxIm DL», на данном рисунке видим полученный кадр, после обработки.

.

5. Вычитание из полученного кадра усредненный темновой кадр, полученный в пункте №1: MaxIm DL4→ Process→ Pixel Math→Operation →Subtract →Image A (фотомнетрический кадр), Image B (темновой кадр) (Рис. 14., Рис. 15).

  

 Рис.14. Окно программного пакета «MaxIm DL». Вычитания из обработанных темновых кадров сигнальные.

 

 

 Рис.15. Окно программного пакета «MaxIm DL».

 Image A – фотометрический кадр, Image B- темновой кадр

 

 

 Рис.16. На рисунке наблюдаем темновой кадр (слева) и окончательный кадр после удаления звезд и вычитания из первоначального фотометрического кадра темновой (справа).

 

6. Выписать необходимые параметры, как время и среднее значение фотонов по кадру: 1. View →Information Window →Mode →Area→ Average; 2. View →FITS Header Window →Date – OBS (Рис. 17.).

 

 Рис.17. Окно программного пакета «MaxIm DL». Выписка необходимых параметров.

 

7. Построить кривые по полученным данным, количество фотонов от времени, для этого можно использовать пакет Microsoft Office Excel.

8. Провести численный анализ.

Результаты

Рис.18

 

Рис.18. Результаты измерений на красной  линии (630нм) 16,03,2010г. На временной оси показан импульс нагрева,  сплошная линия - сглаженная фотометрическая кривая. Длительность импульсного нагрева  периодическая: 1.5 мин. нагрев, 4.5 мин. пауза, режим работы в процессе эксперимента не изменялся. Наблюдался эффект увеличения свечения в период работы мощного радиосредства. Координаты точек – Приложение1, Таблица1.

 

Рис. 19a

Рис. 19b

Рис.19. Результаты измерений на красной линии (630нм) 17,03,2010г. На временной оси показан импульс нагрева, сплошная линия - сглаженная фотометрическая кривая. (а) полный вид кривой, (b) участок кривой, отмеченный на рисунке выше пунктирной линией. Длительность импульсного нагрева  периодическая: 2 мин. нагрев, 4 мин. пауза; 3 мин. нагрев, 3 мин. пауза – изменение режима осуществилось спустя час после начала работы и продлилось последующие полчаса, а затем установили первоначальный режим. Наблюдался эффект увеличения свечения в период работы мощного радиосредства. Координаты  точек – Приложение1, Таблица2.

Рис. 20а

Рис. 20b

 

Рис.20. Результаты измерений на красной линии (630нм) 18,03,2010г. На временной оси показан импульс нагрева, сплошная линия - сглаженная фотометрическая кривая. (а) полный вид кривой, (b) участок кривой, отмеченный на рисунке выше пунктирной линией. Длительность импульсного нагрева  периодическая: 2 мин. нагрев, 4 мин. пауза, режим работы в процессе эксперимента не изменялся. Эффект увеличения свечения в период работы мощного радиосредства наблюдался достаточно слабо. В период с 16:20:43 до 16:31:32 по техническим причинам воздействие на ионосферу не осуществлялось. Координаты точек – Приложение1, Таблица3.

        

    Из построенных графиков были сделаны выводы о наличии эффекта (увеличения свечения в период работы мощного радиосредства), вследствие этого было принято решение получить численные значения.