Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät Luento 2, : Ilmakehän vaikutus havaintoihin Luennoitsija: Jyri Näränen

Samankaltaiset tiedostot
Havaitsevan tähtitieteen pk I, 2012

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Ilmakehän vaikutus havaintoihin. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Tähtitieteen perusteet: Johdatusta optiseen havaitsevaan tähtitieteeseen. FT Thomas Hackman FINCA & HY:n fysiikan laitos

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, yhteenveto

7.4 Fotometria CCD kameralla

Tähtitiede Tutkimusta maailmankaikkeuden laidoilta Aurinkokuntaan

Sähkömagneettinen säteily ja sen vuorovaikutusmekanismit

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 Luento 11: (kalvot: Jyri Näränen ja Mikael Granvik)

8. Fotometria (jatkuu)

5. Kaukoputket ja observatoriot. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento Thomas Hackman

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 7, Astrometria, ultravioletti ja lähi-infrapuna. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

13. Uusi havaintoteknologia

11. Astrometria, ultravioletti, lähiinfrapuna

Havaitsevan tähtitieteen pk 1, Luento 13: Uusi havaintoteknologia. (kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik ja Veli-Matti Pelkonen)

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2007

6. Kaukoputket ja observatoriot

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2008

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Havaintoaikahakemuksen valmistelu. Luento , V-M Pelkonen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Spektroskopia. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

ASTROFYSIIKAN TEHTÄVIÄ VI

Polarisaatio. Timo Lehtola. 26. tammikuuta 2009

5. Kaukoputket ja observatoriot

Kaukoputket ja observatoriot

CCD-kamerat ja kuvankäsittely

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, yhteenveto

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 11, Muut aaltoalueet. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2012

Yleistä kurssiasiaa. myös ensi tiistaina vaikka silloin ei ole luentoa. (opiskelijanumerolla identifioituna) ! Ekskursio 11.4.

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Kokeellisen tiedonhankinnan menetelmät

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:

6. Ilmaisimet ja uudet havaintotekniikat. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luento Thomas Hackman (Kalvot: J.

Maan ja avaruuden välillä ei ole selkeää rajaa

Tähtitieteen Peruskurssi, Salon Kansalaisopisto, syksy 2010: Valo ja muu säteily

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Mikroskooppisten kohteiden

Hydrologia. Säteilyn jako aallonpituuden avulla

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I Johdanto

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 Luento 5: Ilmaisimet ja uudet havaintotekniikat. Jyri Näränen

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

8. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot ja Thomas Hackman (Kalvot JN & TH) HTTPKI, kevät 2010, luennot 8-9 0

Planck satelliitti. Mika Juvela, Helsingin yliopiston Observatorio

Valon luonne ja eteneminen. Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, ei tarvitse väliainetta edetäkseen

Aerosolimallit ja aerosolisään ennustaminen Suomen olosuhteissa

Tähtitieteessä SI-yksiköissä ilmaistut luvut ovat usein hyvin isoja ja epähavainnollisia. Esimerkiksi

5. Optiikka. Havaitsevan tähtitieteen pk I, luento 5, Kalvot: Jyri Näränen ja Thomas Hackman. HTTPK I, kevät 2012, luento 5

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA

Luku 3. Ilmakehä suojaa ja suodattaa. Manner 2

MAA (4 OP) JOHDANTO VALOKUVAUKSEEN,FOTOGRAM- METRIAAN JA KAUKOKARTOITUKSEEN Kevät 2006

Kosmos = maailmankaikkeus

Heijastuminen ionosfääristä

Infrapunaspektroskopia

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2014 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Kuva 1: Yksinkertainen siniaalto. Amplitudi kertoo heilahduksen laajuuden ja aallonpituus

YHDEN RAON DIFFRAKTIO. Laskuharjoitustehtävä harjoituksessa 11.

8. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot ja Thomas Hackman (Kalvot JN, TH, VMP)

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Spektroskopia. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

3. Optiikka. 1. Geometrinen optiikka. 2. Aalto-optiikka. 3. Stokesin parametrit. 4. Perussuureita. 5. Kuvausvirheet. 6. Optiikan suunnittelu

Kysymykset ovat sanallisia ja kuvallisia. Joukossa on myös kompia, pysy tarkkana!

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 luento 7, Kuvankäsittely. Jyri Näränen

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Tähtitieteen peruskurssi Lounais-Hämeen Uranus ry 2013 Aurinkokunta. Kuva NASA

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 luento 12, Kalvot: Jyri Näränen & Mikael Granvik

Muunnoskaavat horisonttijärjestelmä < > ekvaattorisysteemi

UrSalo. Laajaa paikallista yhteistyötä

CCD-kuvaamisesta. Jouni Raunio / TaUrsa

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

Fotometria ja avaruuskuvien käsittely

7. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot ja Mikael Granvik (Kalvot JN, TH & MG) HTTPKI, kevät 2011, luennot 7-8

Valo ja muu sähkömagneettinen säteily

Valon sironta - ilmiöt ja mallinnus. Jouni Mäkitalo Fysiikan seminaari 2014

4 Fotometriset käsitteet ja magnitudit

Refraktorit Ensimmäisenä käytetty teleskooppi-tyyppi

Havaitsevan tähtitieteen pk1 luento 12, Astrometria. Kalvot: Jyri Näränen, Mikael Granvik & Veli-Matti Pelkonen

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

Vinkkejä sään ennakointiin ja sään muutosten havainnointiin

Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi

10. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Kevät 2013 Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

XFYS4336 Havaitseva tähtitiede II

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Optiikka. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Z 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2

Linnunradan rakenne 53925, 5 op, syksy 2016 D116 Physicum

Hiukkaspäästöjen mittaus

Fysiikan valintakoe klo 9-12

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

Havaitsevan tähtitieteen pk 1 Luento 6: Ilmaisimet ja uudet havaintotekniikat. Jyri Näränen

7.-8. Fotometria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, luennot 1.3. ja Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

Kesäyön kuunpimennys

Ilmestyminen: Kolme numeroa vuodessa (huhtikuu, elokuu, joulukuu)

Tähtitieteelliset koordinaattijärjestelemät

4 Optiikka. 4.1 Valon luonne

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

Lataa Polaris - Heikki Oja. Lataa

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Kevät 2014 Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

Rautaisannos. Simo K. Kivelä

Kuva 1. Valon polarisoituminen. P = polarisaattori, A = analysaattori (kierrettävä).

Transkriptio:

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät 2008 Luento 2, 24.1.2007: Ilmakehän vaikutus havaintoihin Luennoitsija: Jyri Näränen 1

2. Ilmakehän vaikutus havaintoihin Optinen ikkuna Radioikkuna Ilmakehän transmissio (läpäisevyys) eri sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksilla 2

2. Ilmakehän vaikutus havaintoihin (jatk.)! Sää! Ekstinktio! Diffuusi valo! Seeing! Refraktio NOT tammikuussa 2005 (J.Näränen) 3

2.1 Sää! Havaintoihin vaikuttaa: " Pilvet, sumu, kosteus, pienhiukkaset! Sääilmiöt lähinnä troposfäärissä (< 10 km)! Täysin selkeitä (fotometrisiä) öitä: " Suomessa ~ 30/vuosi " ESO:ssa n. 250/vuosi 4

2.1 Sää (jatkoa) 5

Sääolosuhteet ESO:ssa 6

Sääolosuhteet La Palmalla 7

Downtime sääolosuhteiden takia La Palmalla (WHT, 1989-2006) 8

2.2 Ekstinktio! Ilmakehän molekyylit: " Absorptio " Sironta! Ekstinktio riippuu aallonpituudesta: " Esim. Rayleigh sironta: (riippuu myös ilmanpaineesta jne.)! Myös ilmakehän pienhiukkaset aiheuttavat ekstinktiota 9

2.2 Ekstinktio (jatk.) Mustan kappaleen säteily Auringon säteily ilmakehän ulkopuolella Auringon säteily merenpinnalla Eli ero punaisen ja sinisen välillä = ilmakehän absorptio 10

2.3 Ilmamassa! Ekstinktio riippuu kohteen ja havaitsijan välisestä ilmamassasta X: z $ 60 X o " 60 < o z sec # < 85 " 1/ cos z # 0.002857 (sec! Havaittu magnitudi on X o = z! 1) 2 sec z! 0.0018167 (sec m m + = 0 z z! 1)!! 0.0008083 (sec kx 1 z z! 1) 2 1.002432 cos z + 0.148386 cos z + 0.0096467 Vielä tarkempi : X =, z = " todellinen" z 3 2 cos z + 0.149864 cos z + 0.0102963cos z + 0.000303978 3 1/ cos z 11

Ekstinktion vaikutus valkoiseen valoon (esimerkki) 12

2.4 Diffuusi valo! Muodostaa suuren osan havaintojen taustasta (toinen osa mittalaitteesta)! Ilmakehästä sironnut (lähinnä tähtien ja kuun) valo (Rayleigh + pienhiukkaset)! Ilmahehku (ilmakehän molekyylien rekombinaatiosäteilyä, erittäin tärkeää NIR ja IR alueella)! Revontulet (lähellä magneettisia napoja)! Eläinratavalo (ei johdu ilmakehästä vaan aurinkokunnan pölyhiukkasista)! Valosaaste 13

2.4 Diffuusi valo (jatk.) Taustataivas Lickin ja Keckin observatorioissa (D.L. Burke, 2006, LSST tutorial) 14

2.5 Seeing! Ilman turbulenssi skintillaatio! ilmakehän refraktion muutokset seeing! Tähden kuva: piste seeing-kiekko! Muutokset 1-500 Hz! Merenpinnalla seeing ~ 2-4! NOT:lla (La Palma) seeing ~ 0.5-1! Seeingin kannalta kriittistä: " Lämpötilaerot " Ilmanvirtaukset " aallonpituus 15

2.5 Seeing (jatk.), huom.: animaatio (ei toimi pdf-versiossa)! 1 seeingillä (ylempi kuva) ja 2 seeingillä otetuttuja lyhyitä 10 ms valotuksia tähdistä (D.L. Burke, 2006, LSST tutorial) 16

2.5 Seeing (jatk.)! kaksi tähteä kuvattu hyvin lyhyillä valotuksilla (ylemmät kuvat) ja pitkällä valotusajalla (alemmat kuvat). R.N. Tubbs, 2003, PhD dissertation, Cambridge 17

2.5 Seeing ESO:ssa J.A.Fogel, Image quality at selected astronomical observaervatories, 2002 18

2.5. Seeingin optimointi! Havaintopaikan valinta " Lähiympäristön ilmanvirtaukset " Lämpötilaerot " Tarvittaessa muutetaan olosuhteita! Tornin suunnittelu " Tornin ja kuvun muoto " Kuvun ulkopinta " Sisätilojen ilmastointi " Ei turhia lämmönlähteitä! Havaintotekniikka, esim. " Adaptiivinen optiikka " Lucky imaging NOT, La Palma (M. Gålfalk) 19

2.6 Refraktio! Valonsäde taipuu ilmakehässä " Snellin laki:! Taitekerroin riippuu: " Tiheydestä " Aallonpituudesta! Differentiaalirefraktio matalan kohteen kuva hajoaa spektriksi n sin! = n sin! 1 1 2 2 Venus (D.L. Burke, 2006, LSST tutorial) 20

2.6 Refraktio (jatk.)! Esim.: Kuu nähtynä avaruusasemalta maan ilmakehän läpi: D.L. Burke, 2006, LSST tutorial 21

2.6 Refraktio (jatk.)! Refraktiokulma: Miten paljon todellista korkeammalla kohde näkyy " korkeus > 15 o : P o o R " 0.00452 tan(90! a), T " korkeus < 15 o : R! P T 2 0.00002a + 0.0196a + 2 0.0854a + 0.505a 0.1594 + 1, jossa a on korkeus (asteina), T lämpötila (K) ja P ilmanpaine (millibaareina) 22

2.6 Refraktio (jatk.)! Differentiaalirefraktio: $ R pt0!) # ( nst (!) " nst (! ) tan z) p T ( 0 0! Differentiaalirefraktio Keckin teleskoopeilla: H.G. Roe, 2002, Effect of Differential Refraction on Observing with Adaptive Optics at Keck 23

2.6 Refraktio (jatkoa) 24

2.6 Refraktion korjaaminen! Teleskoopin suuntausohjelma korjaa suuntausvirheen (yleensä)! Aallonpituussuotimella tarkempi kuva ( kavennetaan refraktiota)! Vältetään havaitsemista matalilla korkeuksilla " nyrkkisääntönä voi pitää, että kuvata ei kannata paljoa alle 30 päässä horisontista, spektroskopiaa voi tehdä alempana.! ADC (atmospheric dispersion corrector) ilmekehän dispersion korjaaja 25

2.7 Tehtävä! Mitkä ilmakehän häiriöt vaikuttavat eniten kohteen " kirkkauteen? " spektriin? " polarisaatioon? " paikkaan? " kuvaamiseen? 26