EUV辐照度的差异:比较莱拉,ESP,交换积分通量

文摘

太阳观察者使用主动式像素系统探测器和图像处理(交换)望远镜和大产量辐射计(莱拉)是两个太阳观测仪器车载PROBA2。交换极端紫外图像,如果提出的积分通量随着太阳能磁盘,一般而言,关联与莱拉频道2 - 4(锆过滤器)和渠道QD和18的夜/ ESP车载SDO在2010年和2013年之间。因此,交换可以被认为是一个额外的辐射通道。我们比较详细莱拉频道2 - 4和交换积分通量在2010年7月,特别是在日食发生在7月11日,2010年。在eclipse中,两个数据通道之间的差异可以解释与活跃区11087年由月球的掩星。下半年的2010年7月,莱拉频道2 - 4和交换积分通量相互偏离,但这些差异也可以解释的功能出现在太阳圆盘如日冕洞和活跃的地区。另外与时间轴的夜/ ESP,我们可以初步解释这些差异的区别莱拉频道2 - 4和广泛的带通,相对而言,窄的带通的交换。

1。介绍

ESA的车载自主项目2(PROBA2)任务1- - - - - -3)于2009年11月2日,在普列谢茨克,俄罗斯,与呼啸号运载火箭在太阳同步轨道上的海拔725公里。它提供了一个技术示范平台测试仪器和技术与太阳能相关物理、空间天气,高层大气物理学,航空电子设备,航天器姿态控制,电力系统和推进。的轨道PROBA2 eclipse-free每年9个月。它追踪终结者,这是地球上昼夜之间的分界线,波兰人,然而,不完全是。结果,在大约每年80 d从11月到1月,PROBA2经历日食地球每一个轨道的最大持续时间25分钟,在一个轨道长约100分钟4]。一般来说,轨道是适合连续太阳观测的主要科学仪器(5)载:太阳观察者使用有源像素探测器和图像处理系统(交换)和大产量辐射计(莱拉)。

交换(6- - - - - -9]是一个极端的紫外线(EUV)阳光充足成像仪观察太阳在一个狭窄的带通与峰值为17.4 nm (9]。聪明的带通涵盖一些谱线的铁离子释放的日冕,Fe IX-XI,最大激发温度(lg= 5.9 - 6.1)(6),包含了少量的色球和photospheric线。

交换是建立在传统的极端紫外成像望远镜(EIT) (10)车载ESA / NASA联合任务太阳能和格林威治天文台(SOHO)。继续改进EIT系统CME的手表项目平均1分钟到2分钟节奏更好地监测事件可能与空间相关的低日冕的天气。此外,换一个更大的视场(FOV)比EIT(54弧分和45弧分),它有能力off-pointing进一步跟踪off-limb太阳能喷出物的演变。

美国宇航局太阳动力学观测卫星(SDO)任务比PROBA2和一个更大的使命大气成像装置(AIA) (11)比交换在各方面,除了FOV的交换比友邦的视场大,即。41弧分,此外,交换有off-pointing的能力。

莱拉(4,12,13)是一种真空紫外太阳辐射计(VUV)。它监视太阳辐照度四紫外线通频带选择太阳物理学的相关性,高层大气物理学和空间天气。这些是(1)(120年至123年)莱曼-阿尔法通道包括H I 121.6 nm莱曼-阿尔法行;(2)(190年至222年)纳米赫兹伯格连续范围;(3)(17 - 80)纳米铝过滤通道包括他II 30.4纳米线以及软x射线(SXR)辐射低于5海里;(4)(6 - 20)纳米锆过滤通道包括SXR辐射低于2 nm,太阳能可变性是最高的地方。莱拉包括三个相同单位的所有四个频道。每一个单位都是使用一个不同的利用频率使评估的进化辐射传感器和过滤器。在本文中,我们将重点由测量单元2单位名义在永久使用和利用金刚石探测器的通道(4]。

交换和莱拉并排车载PROBA2运作。他们一起建立一个高性能的太阳能监控操作空间天气短时预测和研究。在本文中,我们将演示的能力交换作为一个额外的辐射通道。我们做不同的分析,提出了(14]。因此,我们将首先出现太阳辐照度测量获得的莱拉频道2 - 4通道QD((0.1 - 7)海里)和18((17.5 - 21.1)海里)极端的紫外线变化实验/极端紫外分光光度计(夜/ ESP)车载SDO, 2010年和2013年之间的交换积分通量。之后,我们将把重点放在短期内并讨论太阳辐照度变化两个活跃的地区,即。11087年和11089年,主导空间站太阳能磁盘在2010年7月。最后,特别强调将交换和莱拉观察在7月11日,2010年日食期间和辐照度变化活跃区11087年的掩星月亮。观测数据将支持的交换和友邦集成通量计算模拟月球凌日在太阳能磁盘noneclipse一级7月11日拍摄的图像,2010年由交换(17.4 nm)和友邦保险9.4和13.1 nm频道。

本文的结构如下。节2,我们提出一些利用交换的规范和莱拉数据;节3,我们提出我们的结果和讨论。特别是,在一节3.1,我们提出我们的结果之间的趋势比较交换积分通量,莱拉,和ESP数据在2010年至2013年之间,并专注于2010年7月;而在部分3.2,我们关注结果在7月11日,2010年的日食。最后,在节4,我们提出我们的结论。

2。数据规范

2.1。交换的平均强度

交换的平均强度(SWAVINT)是一个关键字校准(即。,level 1) SWAP FITS files and corresponds to the average intensity of a calibrated SWAP image [9,14]。所使用的校准步骤涉及不良或过敏的像素修正,失踪,饱和或negative-valued像素修正,暗电流减、平面场修正,削峰、图像转换,和曝光时间正常化。只有默认的校准过程的最后一步,定心的太阳能磁盘镜像和旋转到太阳能北,计算SWAVINT后应用。考虑以下: 在哪里表示图像的曝光时间,是像素的数量吗整个形象,表示像素的数字号码校准后(14]。SWAVINT的单位为DN。

详细分析了探测器响应的交换(8]。因此,通过监控飞行探测器响应的交换使用两个current-driven近紫外线发光二极管发出的500海里,另外通过比较SWAVINT合成反应产生的校准2级(版本2)光谱夏娃在头两年的交换任务,它是在(8]交换没有明显退化在考虑一段时间。

SWAVINT可以被视为一个太阳能EUV辐照度在交换带通中心17.4海里。交换的动态范围,这是12点,是有限的在全部看到耀斑。因此,一些交换像素建立闪光网站很快饱和,因此它很难看到SWAVINT [14]。然而,当将演示部分3.1,SWAVINT变化不包含短期的SXR反应有一个很好的协议的长期背景EUV响应莱拉频道2 - 4数据,因此可以,原则上,用于分离SXR EUV莱拉频道2 - 4数据的组件。

2.2。莱拉数据

在这篇文章中,两种类型的莱拉数据产品(4使用)。

长期变化的莱拉频道2 - 4(如月度),将感兴趣的部分3.1,1分钟平均校准天琴座(即数据。使用3级)。这个数据产品(即是基于基础科学数据。,level 2). These signals are cleaned for temperature and degradation effects, normalized by exposure time, and calibrated to W。

短期的变化(例如,在7月11日,2010年日食)将集中在节3.2原始莱拉数据(即,完整的标准。,level 1), having the unit of kHz and obtained with a cadence of 50 ms, are utilized without applying any averaging. As will be demonstrated in Section3.2,莱拉单位2信号使日食期间下降。这些下降的最低水平系统地高估了自校正的降解效果,被认为在莱拉的第2单元在日食的时候,是添加剂。因此,我们现在的莱拉单位2 eclipse测量与1级数据产品。

3所示。结果与讨论

3.1。趋势比较和冠状特性的影响

在图1,两个上层数据显示,莱拉三级频道2010年2 - 4响应。这表明变化的X和EUV电晕基于莱拉频道2 - 4反应,与向上的峰值与太阳耀斑。然而,并不是所有的变化都显示在图的太阳能起源。频繁下降信号中观察到1月6日的时期,2010年2月22日,2010年,从2010年10月15日起是由于PROBA2 eclipse的季节。在此期间,莱拉的信号,包括信号,锆的公转(部分)被吸收的时间期间,范围从几分钟到1小时。飞船off-pointing运动期间,莱拉患有信号下降随着太阳的视场(部分),即。2 arcdeg。小的数据空白校准活动的结果或时间的莱拉被暂时关闭。这些差距总是紧随其后的是信号强度下降缓慢增加真太阳辐照度水平随着金刚石探测器需要时间来稳定。

图显示了平均1分钟也校准的ESP一级数据变化在2010年结合反应的渠道QD((0.1 - 7)海里)和18((17.5 - 21.1)海里)。这些组合响应关联与莱拉频道2 - 4的反应。然而,由于不同的信号的值的差异莱拉的带通和ESP频道。

第三图介绍了SWAVINT日冕的变化在2010年17.4 nm基于交换1级图像。低价值的黑点对应于7月11日,2010年7月2010年日食将节中详细讨论3.2。

最低的图显示了ESP通道18数据变化在2010年与SWAVINT变化相关性很好。这两个数据集的变化EUV电晕在17.5到21.1和17.4 nm带通,分别。

莱拉频道2 - 4和SWAVINT变化表现出良好的相关性乍一看。的EUV变异出现在两个信号,莱拉频道2 - 4显示了SXR和EUV太阳耀斑的力量。

数据2,3,4是类似于图1;但数据变化对应于2011年,2012年和2013年,分别。上述的天琴座之间的相关性,ESP和SWAVINT数据是有效的在2011年和2013年之间。此外,所有通道的测量辐照度水平逐渐增加(尤其是SWAVINT和ESP通道18)在2011年。在2012年和2013年,SWAVINT, ESP通道18和结合ESP通道测量表明更高的平均辐照度值相比,在2010年他们的平均价值。

在图5,图中显示的变化莱拉频道2 - 4信号在2010年7月。灰色的乐队表示时间段校准活动和科学数据举行失踪。橙色表示特别时期活动在阳光下但是指向稍微远离太阳中心。这可以有正面和负面影响在莱拉的信号,因为它取决于flatfield探测器。另一个向下的峰值是由于交换所需的稳定效应后,飞船off-pointings校准活动。

图给出了底部SWAVINT变化在2010年7月。7月11日日食的影响,2010年显然是视为一个重要的信号下降由于掩星太阳能磁盘的月亮。

交换和莱拉频道在2010年7月2 - 4辐照度也有类似的趋势,但有明显的区别。莱拉曲线显示两个截然不同的“疙瘩”开始的时候活跃区11087年和11089年出现在磁盘上,即。在2010年7月6日和7月16日,2010年,分别。同样的行为是观察到ESP一级数据对应通道的结合反应QD和18(见图6)。一般来说,莱拉通道2 - 4和ESP一级数据的综合响应渠道QD和18好定性协议。此外,SWAVINT之间存在良好的相关性和ESP频道在2010年7月18日的数据(见图6)。因此,这支持了我们的主要观点摘要SWAVINT可以利用作为额外辐射通道。

第二次“撞”,发生在7月16日,2010年在莱拉通道2 - 4数据没有SWAVINT变异。一个可能的解释是竞争效应的补偿活跃区和日冕洞。为了证明这一点,交换的平均强度太阳的北部和南部太阳能磁盘分别计算通过应用相同的公式如(1)的像素有一个日冕信号相关太阳能磁盘,北部和南部分别,而不是整个图像。结果如图所示7,一般来说,虚假的数据点对应于运动数据。可以推断,在第二次“撞”的外观莱拉频道2 - 4数据,一个大型日冕洞出现在北方太阳能磁盘而活跃区11089年传入南方太阳能磁盘。因此,他们互相补偿。应该注意的是,莱拉频道2 - 4是更偏向于活跃的地区由于其SXR组件。因此,“撞”仍可观察到的在莱拉频道2 - 4数据尽管补偿效果。然而,对于交换,背景太阳能辐照度的影响可以作为重要的辐照度活跃的地区。

3.2。分析了2010年7月11日日食

相比SWAVINT,莱拉频道在2010年7月2 - 4的变化,分析了基于太阳能的主要区别特征部分3.1,在本节中,我们的主要目的是分析的影响,7月11日,2010年日食莱拉渠道和SWAVINT。然而,由于大量的交换在日食期间拍摄的图像对应于特殊的观察活动,SWAVINT趋势主要是不够明确。作为补救措施,模拟SWAVINT变化基于人工eclipse图像计算使用(1)。这些图像创建的10年代节奏noneclipse交换1级图像在2010 - 07 - 11 t17:36:07z UTC通过明暗光太阳能磁盘的月亮,谁对太阳能磁盘交换图像的预测指出,定位和时间(PPT)的软件模块PROBA2科学中心(P2SC) [15]。我们称读者在网上可用的补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2014/957461看这些图片组成的电影。

为了看到莱拉的变异在不同波长通道2 - 4带通除了交换带通,平均强度对应于人工eclipse创建图像从友邦保险9.4和13.1 nm级别1拍摄的图像在2010 - 07 - 11 t18:59:32z UTC和2010 - 07 - 11 t18:59:33z UTC,分别计算遵循同样的步骤申请交换,通过使用相同的公式(1)。

而活跃区11087年坐落在东北磁盘,2010年7月11日,PROBA2经历了日食。2010年7月11日日食被视为日偏食的日全食在地球上开始和结束倍2010 - 07 - 11 t17:09:37z UTC和2010 - 07 - 11 t21:57:14z UTC,分别与日全食开始和结束时间2010 - 07 - 11 - t18:15:12z UTC和2010 - 07 - 11 t20:51:41z UTC(见http://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEmono/TSE2010/TSE2010fig/TSE2010-fig301.pdf)。另一方面,四日偏食PROBA2认为这是由于它的轨道的特点。

在数据8,9,10,莱拉一级单元二的四个渠道测量的数据(即。,Lyman-alpha, Herzberg continuum, aluminum, and zirconium) and SWAVINT variations are presented during the first three occultations (the fourth occultation is similar to the first one for our purpose, so we do not show it here) along with the simulated SWAVINT and AIA average intensity variations.

所有四个莱拉频道显示在这些掩蔽辐照度下降,但短波的频道2 - 3和2 - 4显示不对称和额外下降当月球覆盖在第二个和第三个凌日活跃区11087。这是由于堵塞SXR组件的辐照度来自活跃的地区。

观察和模拟SWAVINT变化以及模拟友邦保险平均强度的变化在9.4和13.1 nm显示相似,对称decrease-increase概要文件在第一次运输的活跃区11087年没有掩蔽。

第二次运输,所有四个平均强度的变化表现出非对称剖面与二次探底时活跃地区11087年掩蔽类似于天琴座短波长渠道。然而,在第三运输,尽管四个变化有一个非对称剖面,显示肿块而不是下降时活跃区11087年掩蔽。其原因主要区别在第二个和第三个凌日获得的资料与掩星的活跃区域。

第二次过境期间,月亮完全神秘的活跃区域而发现相对暗部分太阳能磁盘极地附近的导致的净效应下降。

在第三运输,在一开始,月球部分神秘活跃区域,发现西北off-limb和肢体地区相当明亮导致增加配置文件。然后,月球进一步神秘活跃区域几乎完全导致减少配置文件最后导致的净效应。

它可以推断所有的观察和模拟SWAVINT和友邦保险平均强度资料,背景辐照度也很重要对辐照度来自11087年活跃区域。另一方面,莱拉短波通道是偏向于活跃区11087年他们观察SXR照度以及EUV掩星的和活跃的地区似乎并不重要。这个推理是一样的我们在解释SWAVINT之间的主要区别和莱拉频道2 - 4节2010年7月的变化3.1。

4所示。结论

在本文中,我们演示了使用集成交换通量的可能性作为额外辐射渠道补充其他太阳能车载PROBA2监测仪,即。莱拉。

为了交换作为辐射渠道,首先,它不应该大幅降低在其使命。详细的探测器响应分析提出了在8]认为交换期间没有明显退化约其使命的头两年。

的长期变化累积通量交换的太阳能磁盘显示良好的相关性与莱拉三级频道2 - 4数据,特别是,一个更好的相关性与ESP一级频道18个数据在2010和2013之间。此外,莱拉三级频道2 - 4数据关联与ESP一级数据的结合反应通道QD和18 2010年和2013年之间,尤其是在2010年7月。此外,特别是2010年7月18日数据关联与SWAVINT频道。所有这些良好的相关性支持交换作为额外的辐射通道的使用。

我们也集中在交换和莱拉太阳能辐照度在2010年7月的观察和解释了差异的日冕特性(活跃区和日冕洞)可见太阳能磁盘上。这个解释是进一步支持通过研究7月11日,2010年日食中一个活跃的地区暂时掩蔽月亮。

我们的研究结果表明,交换积分通量确实可以作为一个额外的辐射通道的莱拉产生洞察力日冕特性贡献时间。此外,交换提供空间信息在日冕的特性,因此可以解释为什么某些变化被认为在莱拉和源区域所在地。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者承认的支持比利时联邦科技政策办公室(BELSPO)通过ESA-PRODEX 9项目题为“SIDC数据剥削。“交换已经开发和测试的中心空间德列日(CSL)列日大学的,在合作和校准比利时皇家天文台(抢劫),欧洲的框架内与比利时的支持协作和产业,特别是QinetiQ空间NV。莱拉是中超的项目,达沃斯Physikalisch-Meteorologisches艺术学校(PMOD)和ROB由BELSPO和瑞士Bundesamt毛皮陶冶和科学。作者欣赏美国宇航局太阳数据的可用性非常成功的SDO的使命和PROBA2 P2SC的数据。作者感谢大卫Berghmans博士,玛丽多米尼克,女士和先生Ingolf Dammasch从阿德Groof博士罗伯和ESA的有用的意见和建议。

补充材料

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