Při přepočtu výstupních dat magnetografu na fyzikální jednotky vycházíme
z kalibračních křivek, získaných na základě teoretických modelů sluneční
atmosféry aplikací na konkrétní pozorovací podmínky a vlastnosti přístroje.
Tyto tzv. kalibrační výpočty odlišujeme od korekčních výpočtů, sloužících
k odstranění efektů (např. zklenutí jasového pole), komplikujících zobrazení
zkoumaných fyzikálních parametrů. Metody kalibrace a korekce závisejí na
zpracovávaném fyzikálním parametru.
JASOVÉ KANÁLY
Měřené intensity jsou lineární závislostí měřeného signálu na jasu, proto se
zde kalibrační výpočty neprovádějí. Z korekčních důvodů pro jasové kanály používáme:
a) | Korekce změny průzračnosti atmosféry
Intenzita měřeného místa I(i,j) aktivní oblasti je korigována na změny intenzity
záření ve středu disku Is(t) vůči kalibrační hodnotě Is(0).
Ik=I(i, j).Is(0)/Is(t),
kde
- Ik(i,j) je korigovaná hodnota jasu j-tého řádku a i-tého sloupce mapy
- t je čas od počátku měření do okamžiku měření daného bodu (i,j)
- Is(0) hodnota jasu středu disku pro čas měření t=0
Tato korekce odstraňuje ve značné míře změny průzračnosti atmosféry. |
b) | Korekce zklenutí jasového pole
Korigovanými hodnotami jasového pole Ik(i,j) podle bodu a) je
po řádcích proložena obalová křivka metodou odvalování přímky tak, aby se žádný měřený
bod nenacházel nad obalovou křivkou. Obalové křivky tak vytváří referenční pole jasů
klidné fotosféry Ir(i,j), vůči němuž je možno korigovat zklenutí pole. |
c) | Přepočet jasu na kontrast
Ve většině případů je vhodnější místo jasového pole Ik(i,j) pracovat s
polem kontrastu C(i,j), které je definováno pro každý bod pole jako rozdíl mezi
intenzitou referenčního pole a korigovanou měřenou intenzitou.
C(i, j)=Ir(i, j)-Ik(i, j) |
d) | Normování jasového pole
Pro vzájemné porovnávání obrazů fotosféry je vhodné data, zpracovaná předcházejícími
způsoby, normovat. Při normování pokládáme body normované referenční křivky
IrN=10000 pro všechny body pole.
Normovaná hodnota korigovaného jasu IkN(i,j) bude:
IkN(i, j)=Ik(i, j).IrN/Ir(i, j) |
e) | Normování kontrastu
Analogicky bodu c) bude definováno normování kontrastu
CN(i,j)=IrN-IkN(i,j)
Tento parametr je vhodný pro další práci, zobrazování skvrn, výpočet rozptýleného
světla, určování hranic skvrny a klidné fotosféry a pod. |
f) | Korekce na rozptýlené světlo
Jedná se o přibližnou korekci, vycházející z předpokladu, že jas v umbře velké skvrny
by měl být menší než 10% jasu okolní fotosféry. Pokud minimální jas ve skvrně neodpovídá
předpokládané hodnotě, je možno velmi jednoduše provést tuto korekci v poli kontrastu.
Kontrast, korigovaný na rozptýlené světlo CNRS(i,j) bude:
CNRS(i, j)=CN.CNmax/CN(i, j)max
kde
- CNmax - maximální hodnota normovaného kontrastu, která by měla být
ve skvrně pozorována
- CN(i,j)max - max. hodnota normovaného kontrastu naměřená ve skvrně
|
g) | Určení hranice mezi skvrnou a klidnou fotosférou
Tato hranice je potřebná při kalibraci magnetického pole, protože se zde používají
různé modely sluneční atmosféry. Hranice je definována podmínkami:
CNRS(i, j)>1000 oblast skvrny
CNRS(i, j) < 1000 oblast fotosféry
|
KANÁLY MAGNETICKÉHO POLE
Magnetograf je uspořádán tak, že 1. kanál měří Stokesův parametr V v jednom křídle
čáry a 2. kanálu je parametr V druhého křídla čáry. Elektronická inverze druhého
kanálu je provedena z důvodů dalšího zpracování. Kalibrace obou kanálů podélné složky
mag. pole se provádí odděleně, na základě dat, získaných při kalibraci magnetografu
měřením kruhově polarizovaného světla. Pro každý z obou kanálů spočítáme kalibrační
koeficient
KOEFKAL=(Ikal-Iokal)/(Hkal-Hokal).Zkal/Zmer,
kde
- Ikal a Hkal jsou údaje kanálu I a kanálu V Stokesmetru při kalibraci přes kruhový polarizátor
- Iokal a Hokal jsou tytéž údaje se zavřenou štěrbinou
- Zkal - zesílení při kalibraci
- Zmer - zesílení při měření
Pro každý bod měřené mapy spočítáme hodnotu
X(i)=KOEFKAL.(Hi-Ho)/(Ii-Io)
kde
- Hi, Ii jsou údaje kanálů V a I Stokesmetru při měření
- Ho, Io jsou tytéž údaje se zavřenou štěrbinou
Podle převodních křivek na obr. 1, odvozených Staudem (1975) vypočteme velikost podélné složky
vektoru magnetické indukce.
Výběr jedné z obou křivek pro každý bod mapy se přitom provádí na základě testu, uvedeného v
odstavci g) Kalibrace jasových kanálů
Porovnání výsledků z obou křídel spektrální čáry ukázala, že dochází ke vzdájemnému
posuvu nuly, způsobenému zřejmě eliptickou polarizací světla na coelostatu. K odstranění
tohoto posuvu jsou při zpracování kanálů mag. pole používány následující korekce:
a) | vzájemný posuv nuly obou datových souborů tak, aby počet bodů
stejných polarit v obou mapách byl stejný (režim "P") |
b) | pro každý bod výsledné mapy je spočítána hodnota magnetického pole
z průměru magnetických polí obou kanálů (režim "M") |
c) | pro každý bod výsledné mapy je spočítána hodnota
magnetického pole z průměru změřených Stokesových parametrů obou kanálů (režim "S").
|
Praktické zkušenosti s těmito režimy ukázaly, že přes různé principy korekcí se
výsledné datové soubory navzájem téměř neliší a proto se z hlediska rychlosti zpracování
nejčastěji používá režim "S".
Protože tento princip i teoreticky odstraňuje uspokojivě parazitní eliptickou polarizaci,
předpokládáme, že poloha nuly datového pole je reálná.

Závislost Stokesových parametrů V/I na longitudální složce magnetické indukce
BL pro dvě spektrální čáry. Pro skvrnu je použit model Stelbmacher-Wiehr a pro
klidné Slunce model HSRA-Gingerich.
DOPPLEROVSKÉ RYCHLOSTI
Signály kanálu dopplerovských rychlostí jsou úměrné úhlu pootočení planparalelní destičky
kompenzátoru, dostavujícího spektrální čáru symetricky na blok výstupních štěrbin
s fotonásobiči. Vzhledem k malé odchylce od linearity překpokládáme, že měřená dopplerovská
rychlost
vD=(126D-v(i)).14/D [m/s]
kde
- D je integrační koeficient měření
- v(i) - údaj A/D převodníku v kanálu 8 pro konkrétní bod měřené oblasti
Vzhledem k vysoké rychlosti skanování při měření a určité setrvačnosti mechanického
kompenzátoru jsme jeho funkci vylepšili matematickou korekcí, vycházející z nezkompenzovaného
signálu jasu v obou křídlech spektrální čáry. Tato korekce je natolik dokonalá,
že dokážeme rekonstruovat pole dopplerovských rychlostí v
kor(i) i v případě
vypnutého kompenzátoru, kdy měření rychlostí neprobíhá.
vkor(i)=vD-DKOR(i),
kde korekční posuv
DKOR(i)=Do(I1(i)-I2(i)K2)/(I1(i)6I2(i)K2) (*)
D
o = 20000 byl stanoven měřením a charakterizuje citlivost kompenzačního systému
K
2 =
SI
1(i)/
SI
2(i) odstraňuje datovou nesymetrii kompenzačních jasových kanálů I
1 a
I
2.
Pokud zanedbáme změnu profilu spektrální čáry při přechodu z klidné fotosféry do umbry
skvrny, můžeme říci, že tato matematická korekce nezávisí na jasu (viz výraz (*)), tzn.
že na rozdíl od nedokonalého opticko-mechanického kompenzátoru funguje dokonale i ve skvrnách.
Lokální dopplerovské rychlosti jsou superponovány na rychlosti vzájemného pohybu pozorovacího
stanoviště a pozorovaného místa. U malých aktivních oblastí vzhledem ke krátké době
měření (5 min) je změna vzájemné rychlosti obou bodů s dostatečnou přesností reprezentována
carringtonovskou rotací slunečního povrchu a proto na tuto rotaci provádíme matematickou
korekci. Výsledná data ve většině případů reprezentují s dostatečnou přesností
lokální dopplerovské rychlosti.
U velkých oblastí, zasahujících více než polovinu plochy Slunce se vzhledem k době
trvání měření (40 min) již projevují i další vlivy, které bude nutno kompenzovat.
Vzhledem k tomu, že uvedená dopplerovská měření nejsou absolutní, není zabezpečena
přesná poloha nuly. Pro její určení proto používáme předpokladu, že integrální
tok přes celou měřenou oblast by mohl být nulový, případně máme možnost celé
datové pole potřebným směrem posunout. Není však vyloučeno, že v budoucnosti
povede potřeba přesného stanovení nuly v kanálu rychlostí k absolutním měřením.
LITERATURA
Klvaňa, M.; Bumba, V.: 1993, Kalibrace magnetografických měření, Zborník referátov z 11. celoštátného slnečného seminára, B. Lukáč (ed), SÜH Hurbanovo, 12-14
Staude, J.; Bachmann G.; Jäger F. W.; Künzel H.; Pflug K.: 1975, HHI-STP-Report No 4, Berlin